국내 연구진이 초기 우주의 은하 형성 과정을 명쾌하게 설명해 줄 새로운 이론을 수립했다. 최근 15년 동안 국제 천문·천체물리학계를 이끌어 온 기존 학설을 뒤집는 성과라는 평가가 나오고 있다.

연세대 천문우주학과 자외선우주망원경 연구단 윤석진·이석영·이영욱 교수팀은 현대 우주론의 최대 현안인 ‘구상성단(球狀星團·별이 공 모양으로 밀집한 성단)들의 이중 색 분포현상’의 기원을 세계 최초로 규명했다고 19일 밝혔다.

성단은 수백 개에서 수십만 개의 별로 이루어진 별들의 집단이며, 은하는 여러개의 성단과 다양한 물질로 구성돼 있다.

‘이중 색 분포 현상’은 타원형 은하를 관측할 때 수많은 별들의 평균 색깔 분포가 푸른색과 붉은색 계열로 다르게 보이는 현상을 말한다. 이 때문에 미 매사추세츠공대(MIT) 툼리 교수의 ‘나선(螺旋)은하 병합이론’으로 대표되는 기존 연구들에서는 하나같이 “두 개의 나선은하가 부딪쳐 합쳐지면서 커다란 하나의 타원형 은하를 만들어냈다.”는 가설을 바탕으로 연구를 진행해 왔다.

하지만 윤 교수팀의 새 이론인 ‘계층적 은하형성론´은 그동안 정설로 굳어진 기존 이론들의 연구 방향과 궤를 달리한다.

기본적으로 “타원형 은하는 수많은 성단과 작은 은하들이 합쳐져 탄생된 것이며, 별들의 나이 차이에 따라 색깔 차이가 난다.”는 것이다. 즉 생성 초기의 별일수록 푸른색에 가깝게, 시간이 흘러 별들끼리의 핵융합 반응이 많이 이뤄져 중(重)원소를 많이 포함하게 되면 붉은색에 가깝게 보인다는 것이다.

이로써 성단의 색 분포만 파악되면 이 이론을 적용해 은하의 형성 시점을 추정해 낼 수 있게 됐다. 연구팀은 “종전 이론틀에 비해 정확도가 5배나 높아지게 됐다.”면서 “우주 추정 나이의 오차를 130억년에서 5억∼6억년으로 크게 줄일 수 있다.”고 강조했다.

세계적인 권위의 과학전문지 ‘사이언스´는 이 논문을 전문가의 해설과 함께 ‘타원 은하 구상성단의 색 분포 해석’이라는 제목으로 게재했다.

이영표기자 tomcat@seoul.co.kr