2년 전 크리스마스에 발사돼 인류에게 우주의 눈이 돼 준 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 우주 생성 초기의 모습을 또 한 번 발견해 주목받고 있다.

미국 펜실베이니아주립대 천문학·천체물리학과를 중심으로 호주, 이스라엘, 프랑스, 덴마크, 스위스, 네덜란드, 일본 8개국 20개 연구기관 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 약 330억 광년 떨어져 있는 우주 생성 초기 은하의 모습을 관찰했다고 14일 밝혔다. 이번 발견은 천체물리학 분야 국제학술지 ‘애스트로피지컬 저널 레터스’ 11월 13일자에 실렸다.

연구팀은 판도라 성단이라는 별명을 가진 ‘아벨 2744’(Abell 2744)에서 오래된 은하단 2개를 발견했다. 이번에 관측한 성단은 지금까지 관측된 은하단 중 두 번째, 네 번째로 먼 거리에 있는 것이다. 연구팀은 전자기 스펙트럼에서 방출되는 빛을 관측하는 JWST의 새로운 분광 측정기를 이번 관측에 활용했다.

이번에 발견된 은하단들은 2022년에 촬영된 JWST 첫 심우주 이미지 중 하나에서 발견된 판도라 성단에서 빛나는 6만 개의 별빛 중 하나였다. 연구팀은 중력 렌즈 현상을 이용해 이번에 은하단을 관측했다. 중력 렌즈는 아인슈타인의 상대성 원리에서 유도된 현상으로 아주 먼 천체에서 나온 빛이 중간에 있는 거대한 천체에 의해 휘어져 보이는 것이다. 이를 통해 희미해서 관측하기 힘든 천체까지 관측이 가능하다.

연구팀은 6만 개 광원 중 700개를 일차적으로 걸러내고 다시 8개가 잠재적으로 우주 생성 초기에 만들어진 후보로 골라냈다. 그다음 이들 광원의 전자파 스펙트럼을 분석했다.

이번에 JWST가 검출한 빛은 우주의 나이가 약 3억 3000만 년이던 어린 우주 시절에 방출돼 JWST에 도달하기까지 134억 광년을 이동한 것으로 추정된다. 여기에 우주 팽창 속도를 고려하면 약 330억 광년 떨어져 있는 것으로 분석됐다.

특히 같은 거리에서 확인된 다른 은하들은 붉은 점으로 보이지만 이번에 발견된 새로운 은하들은 더 크고 땅콩 모양이나 말랑말랑한 공과 비슷한 모양으로 확인됐다.

이번 연구를 주도한 왕 빙지(王冰洁) 펜실베이니아대 천체물리학과 박사는 “지금까지는 이번에 발견된 정도로 먼 은하는 점처럼 보였는데 이번에 관측된 은하는 모양이 기다란 땅콩이나 푹신한 공처럼 보인다”라면서 “이런 형태의 차이가 별이 형성되는 방식에 따라 다른 것인지 다른 원인 때문인지 추가 연구가 필요하겠지만 초기 우주에 대한 비밀을 푸는데 한 걸음 더 다가선 것으로 평가된다”라고 말했다.