한국천문연구원(천문연)이 참여한 국제 공동 연구진이 먼지 속에서도 강한 푸른 빛을 내는 은하를 발견했다.
먼지에 두껍게 가려진 은하는 보통 붉게 보인다. 먼지가 자외선 같은 짧은 파장(푸른 빛)은 가로막고 산란시키는 반면, 적외선 같은 긴 파장(붉은 빛)은 잘 통과시키기 때문이다.
하지만 이번에 발견된 은하는 달랐다. ‘블루독(BlueDOG, Blue-excess Dust-Obscured Galaxy)’으로 명명된 이 은하 중심에는 태양 질량의 약 140억 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 있었다.
국제 공동 연구진은 천문연이 운영 중인 외계행성탐색시스템(KMTNet)으로 발견한 특이 천체 후보를 칠레 제미니 남반구 망원경(GEMINI-South)으로 분광 관측한 끝에 이 은하를 발견했다. 분광 관측은 천체에서 오는 빛을 프리즘이나 회절격자 같은 분광기를 이용해 파장별로 분산시켜 스펙트럼을 얻고, 이를 분석하는 관측 방법이다. 결과는 지난 10일 미국 천체물리학회지(Astrophysical Journal)에 실렸다.
연구진은 블루독이 푸른 빛을 내는 이유로 두 가지 가능성을 제시했다. 첫 번째는 중심 블랙홀의 빛이 은하 내부의 가스와 먼지에 부딪혀 산란된 경우다. 두 번째는 은하 안에서 최근 폭발적인 별 탄생이 일어나 자외선이 초과 관측된 경우다.
연구진은 두 가능성 모두 역할을 했을 것으로 판단했다. 한 가지 설명 만으로는 이러한 현상을 완전히 이해하기 어렵기 때문이다.
블루독은 약 110억 년 전, 은하와 블랙홀이 가장 활발히 성장하던 ‘우주의 정오(Cosmic Noon)’ 시기부터 존재해온 것으로 추정된다. 질량은 태양의 약 2조 배, 밝기는 태양의 약 80조 배에 달한다. 특히 밝히는 우주에서 극히 드문 초고광도에 해당한다.
연구진은 블루독이 “단순히 먼지에 가려진 은하가 아니라, 은하 진화의 단계 중에 폭풍 성장하는 시기를 보여주는 특별한 천체일 수 있다”고 했다.
연구진에 따르면, 블루독은 최근 발견된 ‘작고 붉은 점(LRDs, Little Red Dots)’ 은하와도 닮았다. ‘수수께끼 은하’로 불리는 LRDs는 블루독보다 20억 년 앞선 초기 우주에서 발견된 은하다. 두 은하는 모두 강력한 블랙홀 활동과 폭발적인 별 탄생이 동시에 일어나는 공통점을 갖는다. 연구진은 이 같은 특징이 은하와 블랙홀의 성장 과정을 잇는 연결 고리를 밝혀낼 단서가 될 것으로 기대했다.
