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[IT뉴스]가장 무겁고 먼 ‘원시 초은하단’ 발견…우리은하 질량 5000배

온카뱅크관리자

2026-09-09 14:47:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 천문연, ODIN 국제공동 프로젝트 연구팀 포착 원시은하단 3차원 공간구조 지도로 구현 
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 새로 발견한 원시 초은하단 영역을 포착한 컬러 이미지. 천문연 제공.
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 국내 연구진이 참여한 국제 공동연구팀이 가장 멀리 떨어져 있으면서 가장 무거운 원시 초은하단을 발견했다.
 한국천문연구원은 우리은하 질량의 약 5000배에 달하고, 지금까지 알려진 원시 초은하단 가운데 가장 멀리 떨어져 있는 ‘COSMOS-z3.1-A’를 발견했다고 9일 밝혔다.
 이번 연구는 천문연과 고등과학원, 미국 퍼듀대, 럿거스대 등이 공동 운영하는 대규모 탐사 프로젝트 ‘오딘’(ODIN)의 관측 자료를 활용해 진행됐다.
 원시 초은하단은 수백 개에서 수천 개의 은하가 중력으로 묶여 있는 우주 최대 규모의 중력 결합 구조인 은하단이 여러 개 모인 것으로, 성장하기 전 단계의 거대구조다.
 오늘날 가까운 우주에서 관측되는 성숙한 은하단이 초기 우주의 원시은하단에서 시작해 작은 구조들이 서로 합쳐지면서 성장한 것으로 알려져 있다.
 오딘은 칠레 세로톨로로천문대의 빅터 M. 블랑코 4m 망원경에 장착된 암흑에너지카메라를 이용해 빅뱅 이후 우주 거대구조의 진화 규명을 목표로 추진되는 프로젝트다. 지난 3년간 100일 이상 관측을 수행하며 먼 우주의 은하와 거대 구조를 탐사해 왔다.
 연구팀은 오딘 탐사를 통해 약 100억∼120억 광년 떨어진 150개의 원시 은하단을 찾아냈다. 이 가운데 높은 밀도로 모여 있는 두 구조 ‘COSMOS-z3.1-A’와 ‘COSMOS-z3.1-C’를 집중 분석했다.
 연구팀은 ODIN 관측 데이터에 암흑에너지분광장비(DESI), 제미니 망원경의 다천체분광기(GMOS), 켁2 망원경의 다천체분광기(DEIMOS) 등을 이용해 은하들의 공간 분포를 3차원으로 재구성했다.
 그 결과 먼 우주에 있는 여러 원시은하단에 대한 정밀한 3차원 우주지도를 제작하는 데 성공했다. 먼 우주에 있는 원시은하단들을 상세한 3차원 구조로 구현한 것은 이번이 처음이다.
 3차원 지도를 분석한 결과 COSMOS-z3.1-A와 COSMOS-z3.1-C는 모두 시간이 흐르면 가까운 우주에서 가장 거대한 은하단 중 하나인 ‘머리털자리 은하단’보다 더 무거운 은하단으로 성장하는 것으로 나타났다.
 특히 COSMOS-z3.1-A는 단일 원시은하단을 넘어 여러 은하단이 모인 초은하단으로 성장할 ‘원시 초은하단’으로 밝혀졌다. 또 기존에 알려진 원시 초은하단인 ‘하이페리온’보다 더 빠른 시기에 형성된 구조적 특성을 보였다.
 연구팀은 이처럼 극단적으로 무겁고 밀도가 높은 구조가 은하단 1만 개당 하나 미만으로 존재할 정도로 매우 희귀할 것으로 추정했다.
 이들 원시은하단이 하나의 구조가 아닌 여러 개의 작은 덩어리가 모인 불규칙한 형태를 띠며 여러 우주 거미줄 필라멘트가 교차하는 지점에 자리한다는 사실도 연구팀은 확인했다.
 원시은하단을 구성하는 여러 작은 구조는 시간이 흐르면서 중력에 의해 서로 합쳐져 오늘날 가까운 우주에서 관측되는 크고 안정적인 은하단으로 진화할 것으로 연구팀은 예측했다.
 문병하 은하진화연구센터 연구원은 “이번 연구는 우주 나이가 20억 년에 불과하던 시기에 이미 거대한 우주 구조의 골격이 형성되고 있었음을 보여준다”며 “막연히 이론으로만 예측하던 초기 우주의 거대구조 형성 현장을 실제 3차원 관측 데이터로 직접 규명했다는 점에서 우주 진화 연구의 중요한 이정표가 될 것”이라고 기대했다.
 연구결과는 국제 학술지 ‘미국 천체물리학저널’ 지난 9일에 실렸다.
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 새로 발견한 원시 초은하단에 속한 은하들을 표시한 이미지. 천문연 제공.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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