현대 우주론으로 설명하기 어려운 거대 천체의 발견

지름 13억 광년의 ‘빅 링’ 관측

거대 천체들을 설명할 새로운 우주론의 필요성

[객원 에디터 6기 / 김려원 기자] 최근, 현재 제시된 우주론으로는 설명하기 어려운 거대한 우주 천체가 관측됐다.

영국 랭커셔대 제레미아 호록스 연구소 연구팀은 11일 뉴올리언스에서 열린 제243회 미국천문학회에서 이 천체 관측에 대한 결과를 발표했다.

이 거대한 천체는 크고 둥근 고리 모양으로 지름이 약 13억 광년에 이른다. 거대한 고리 모양에서 이름을 따와 ‘빅 링’이라고 불리게 된 이 천체는 ‘자이언트 아크’라는 천체와 함께 지금까지 관측된 천체 중에서 가장 큰 천체 중 하나로 기록됐다.

‘자이언트 아크’는 2021년 6월에 발견된 천체로 지름이 약 33억 광년에 이르고 수많은 은하 성단, 가스와 먼지로 이루어져 있다.

연구팀은 은하를 3차원 분포 지도로 표현하는 천문 관측 프로그램인 ‘슬로안 디지털 스카이 서베이’를 이용해 데이터를 분석한 결과, ‘빅 링’이 지구에서 약 90억 광년 떨어진 곳에 위치한다는 것을 알게 되었다. 그리고 그들은 이 거리에서 본 ‘빅 링’의 크기는 “지구에서 관측할 때 보름달 15개를 합친 것과 비슷한 크기”로 보인다고 말했다.

천문학계는 현재의 우주론으론 빅 링이나 자이언트 아크처럼 거대한 천체의 존재를 설명하기 어렵다고 설명했다. 현대 우주론은 우주의 물질은 우주 전체에 균일하게 분포되어 있고 관측할 수 있는 거리 내에서 다른 영역보다 더 많은 물질은 가진 영역은 없다고 말하고 있다.

기존 이론에 따르면 중력의 불안정성에 의해 거대한 천체는 만들어질 수 있지만 모든 물질이 균일하고 유한하게 분포되어 있는 우주에선 단일 천체의 길이가 12억 광년을 넘기기 어렵다고 한다. 그렇기 때문에 최근 관측된 빅 링과 자이언트 아크는 우주의 균일성을 깨뜨리고 현대의 우주론과 불일치한다.

이러한 거대 천체들을 설명하기 위해 여러 가설이 나왔다. 그중 하나는 빅 링과 자이언트 아크가 서로 연결되어 있는 더 큰 우주 시스템의 일부라는 것이다. 두 거대 천체는 모두 목동자리 근처에 형성되어 있어 이러한 가능성이 제시되었다. 또한 우주를 이루는 중입자 물질의 밀도가 바뀌면서 생기는 우주 음향 파동 현상일 수도 있다는 가설도 생겼다.

또한 우주가 ‘한 점’으로부터 시작됐다고 설명하는 ‘빅뱅 우주론’과 달리 ‘진동하는 끈’이 우주의 기본입자라는 이론인 ‘끈 이론’을 이용해 설명하려는 시도도 있다. 우주 물질이 뭉치면서 거대한 단층 선인 빅 링이 형성되었다는 가설이다.

이번 관측을 통해 ‘빅 링’의 존재를 알아낸 알렉시아 로페즈 박사후연구원은 “빅 링과 같은 천체가 계속해서 발견된다는 건 기존의 우주 모형을 재고할 필요가 있다는 뜻”이라며 “우주 모형을 보완할 새로운 우주론이 필요하다”라고 뜻을 밝혔다.