천문학자들이 은하 역사상 최대 규모의 충돌을 발견했다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2026-08-18 20:48:36
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- 약 130억 년 전, 우리 은하는 여러 개의 가스가 풍부한 원시 은하들이 합쳐지면서 형성돼
- 질량이 약 500억 태양 질량에 달하는 가이아-소시지-엔셀라두스 은하와 합쳐진 것
- 새롭게 발견된 120억 년 전의 충돌:"저에너지 크라켄-헤라클레스(LKH)"라고 이름 붙여
- 새롭게 발견된 우리 은하의 초기 충돌은 기존에 알려진 충돌보다 훨씬 더 격렬하고 중대한 결과를 초래 했을 것
우리 은하는 격동적인 역사를 지니고 있다. 약 130억 년 전, 우리 은하는 여러 개의 가스가 풍부한 원시 은하들이 합쳐지면서 형성되었다. 이러한 은하 형성의 구성 요소였던 별들은 여전히 우리 은하 중심부에서 발견된다. 약 100억 년 전, 젊은 우리 은하는 마지막 주요 충돌을 겪었다. 바로 질량이 약 500억 태양 질량에 달하는 가이아-소시지-엔셀라두스 은하(Gaia-Sausage-Enceladus-Galaxie)와 합쳐진 것이다. 이 병합으로 우리 은하의 두꺼운 항성 원반이 형성되었다. 이후에도 몇 차례의 소규모 병합이 이어졌다.
초기 은하 역사에 얽힌 미스터리
볼로냐 천체물리 관측소의 다비데 마사리(Davide Massari) 연구원과 그의 동료들은 "하지만 가이아-소시지-엔셀라두스와의 충돌 이전, 우리 은하의 초기 단계에서 무슨 일이 일어났는지는 재구성하기가 훨씬 더 어렵다"고 설명했다. 오랫동안 여러 모델은 우리 은하가 형성 이후, 그리고 이 대규모 충돌 이전에 적어도 한 번 이상의 주요 병합을 겪었을 것이라고 제시해 왔다. 하지만 이 병합이 언제, 누구와 일어났는지는 여전히 논쟁의 여지가 있다.
문제는 우리 은하 중심부에 매우 오래되고 금속함량이 높은 별들이 많이 존재한다는 점이다. 천문학자들은 "이 별들은 원시 은하에서 국지적으로 형성된 별들과 초기에 흡수된 다른 은하에서 유래한 별들이 섞여 있을 가능성이 높다"며, "하지만 이러한 항성 집단과 그 기원을 규명하려는 시도는 서로 상반된 결과를 보여왔다"고 설명했다.
중심 구상성단, 역사의 증인
마사리와 그의 연구팀은 다른 접근 방식을 택했다. 그들은 은하 중심에서 2만 광년 이내에 위치한 17개의 구상성단을 조사했다. 이러한 밀집된 성단에는 일반적으로 같은 시기에 형성된 매우 오래된 별들이 포함되어 있다. 천문학자들은 "우리는 이 구상성단들의 상대적인 나이를 수억 년 오차 범위 내에서 측정하는 데 성공했다"고 보고했다. 이미 22개의 구상성단은 이전에 연대가 측정된 상태였다.
이 구상성단들이 어디서 언제 형성되었는지 재구성하기 위해 연구팀은 초기 은하의 발달 과정을 재구성하는 특별한 모델을 사용했다. 그리고 이 모델을 39개 구상성단의 나이, 운동, 위치와 비교했다. 그 결과, "우리는 세 가지 서로 다른 구상성단 집단을 확인했다"고 천문학자들은 밝혔다.
연구 결과에 따르면, 조사 대상 구상성단 17개는 우리 은하 또는 그 원시 은하에서 형성된 것으로, 말하자면 "고유" 구조다. 나머지 10개의 구상성단은 가이아-소시지-엔셀라두스 은하에서 유래했으며, 약 100억 년 전 충돌 당시 우리 은하로 진입했다.
새롭게 발견된 120억 년 전의 충돌
가장 흥미로운 부분은 세 번째 그룹이다. 이 12개의 구상성단은 나이, 금속함량, 운동성 면에서 앞의 두 그룹의 중간에 위치한다. 천문학자들은 "이 구상성단들은 또 다른 병합 사건의 일부였을 것"이라고 설명한다. 그들의 분석에 따르면, 이 병합은 약 123억 년 전에 발생했는데, 이는 가이아-소시지-엔셀라두스 충돌이 시작되기 18억 년도 더 전이다.
또한, 새롭게 발견된 우리 은하의 초기 충돌은 기존에 알려진 충돌보다 훨씬 더 격렬하고 중대한 결과를 초래했을 가능성이 높다. "이 병합에는 가이아-소시지-엔셀라두스와 비슷한 항성 질량을 가진 천체가 관련되어 있었다"고 마사리와 그의 동료들은 보고했다. 젊은 은하수는 약 5억 태양 질량의 항성을 가진 다른 은하와 충돌했다. 천문학자들에 따르면 이는 당시 은하수 항성 질량의 20~30%에 해당한다.
"저에너지 크라켄-헤라클레스"
그렇다면 이 은하는 누구였을까요? 현재까지 우리는 은하수와 병합된 이 초기 은하에 대해 질량과 일부 항성 외에는 거의 알지 못한다. 그러나 마사리와 그의 연구팀이 밝혀낸 특징들은 이전에 우주론 모델에서 예측되었던 "크라켄"이라는 이름의 충돌과 일치한다. 더욱이 은하수 중심부에는 헤라클레스라고 불리는, 항성 흐름이 있는데, 이는 이미 이러한 초기 충돌에서 유래했을 가능성이 제기되었다.
따라서 천문학자들은 새로 발견된 우리 은하의 충돌 상대에 "저에너지 크라켄-헤라클레스(LKH)"라는 이름을 붙였다. 이 다소 복잡한 이름은 앞서 발견된 두 개의 은하의 충돌 징후와, 이 은하의 구상성단들이 현재 우리 은하 중심을 비교적 느리게 공전한다는 사실을 반영한다.
퍼즐의 한 조각을 찾았지만, 앞으로 더 많은 조각이 나올 것이다.
이번 발견은 우리 은하의 파란만장한 역사에 또 하나의 사건을 추가한다. 동시에, 123억 년 전에 발생한 이 새로운 병합 사건은 초기 은하 역사에 대한 몇 가지 논쟁점을 명확히 해준다. 이제 우리 은하의 마지막 주요 충돌 이전에 이와 유사하게 큰 규모의 충돌이 또 한 번 있었다는 것이 분명해졌다. 마사리 연구팀은 "이 병합에서 충돌 상대는 우리 은하 중심부 2만 광년 이내에 질량의 상당 부분을 남겼다"고 설명했다.
천문학자들은 우리 은하의 초기 시대에 더 작거나 보존 상태가 좋지 않은 병합 사건들이 있었을 가능성이 있다고 추측한다. 하지만 이러한 사건들의 영향을 추적하기 위해서는 더 많은 데이터, 특히 우리 은하 가장 안쪽 영역에 있는 많은 별의 정확한 나이에 대한 데이터가 필요하다.
출처: Davide Massari (Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio/INAF, Bologna) 외, Nature Astronomy, 2026; doi: 10.1038/s41550-026-02931-5
- 약 130억 년 전, 우리 은하는 여러 개의 가스가 풍부한 원시 은하들이 합쳐지면서 형성돼
- 질량이 약 500억 태양 질량에 달하는 가이아-소시지-엔셀라두스 은하와 합쳐진 것
- 새롭게 발견된 120억 년 전의 충돌:"저에너지 크라켄-헤라클레스(LKH)"라고 이름 붙여
- 새롭게 발견된 우리 은하의 초기 충돌은 기존에 알려진 충돌보다 훨씬 더 격렬하고 중대한 결과를 초래 했을 것
천문학자들이 은하 역사상 최대 규모의 충돌을 발견했다.
은하 충돌:
약 120억 년 전, 젊은 우리 은하는 역사상 가장 큰 규모의 충돌을 겪었다. 천문학자들은 이 충돌이 우리 은하의 가장 큰 충돌일 가능성이 높다는 사실을 발견했다. 우리 은하는 크기가 약 3분의 1 정도인 이웃 은하와 합쳐졌는데, 연구팀은 이 은하를 "크라켄-헤라클레스(Kraken-Heracles)"라고 명명했다. 이 초기 충돌의 증거는 충돌 당시 우리 은하 중심부로 휩쓸려 들어와 현재까지도 그곳을 공전하고 있는 12개의 구상성단에서 찾아볼 수 있다.
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| ▲ 천문학자들은 우리 은하가 약 123억 년 전, 사진에 보이는 IC 2163과 NGC 2207 두 은하처럼 더 작은 이웃 은하와 충돌했을 가능성을 발견했다. 사진: © NASA/ESA/CSA, STScI |
우리 은하는 격동적인 역사를 지니고 있다. 약 130억 년 전, 우리 은하는 여러 개의 가스가 풍부한 원시 은하들이 합쳐지면서 형성되었다. 이러한 은하 형성의 구성 요소였던 별들은 여전히 우리 은하 중심부에서 발견된다. 약 100억 년 전, 젊은 우리 은하는 마지막 주요 충돌을 겪었다. 바로 질량이 약 500억 태양 질량에 달하는 가이아-소시지-엔셀라두스 은하(Gaia-Sausage-Enceladus-Galaxie)와 합쳐진 것이다. 이 병합으로 우리 은하의 두꺼운 항성 원반이 형성되었다. 이후에도 몇 차례의 소규모 병합이 이어졌다.
초기 은하 역사에 얽힌 미스터리
볼로냐 천체물리 관측소의 다비데 마사리(Davide Massari) 연구원과 그의 동료들은 "하지만 가이아-소시지-엔셀라두스와의 충돌 이전, 우리 은하의 초기 단계에서 무슨 일이 일어났는지는 재구성하기가 훨씬 더 어렵다"고 설명했다. 오랫동안 여러 모델은 우리 은하가 형성 이후, 그리고 이 대규모 충돌 이전에 적어도 한 번 이상의 주요 병합을 겪었을 것이라고 제시해 왔다. 하지만 이 병합이 언제, 누구와 일어났는지는 여전히 논쟁의 여지가 있다.
문제는 우리 은하 중심부에 매우 오래되고 금속함량이 높은 별들이 많이 존재한다는 점이다. 천문학자들은 "이 별들은 원시 은하에서 국지적으로 형성된 별들과 초기에 흡수된 다른 은하에서 유래한 별들이 섞여 있을 가능성이 높다"며, "하지만 이러한 항성 집단과 그 기원을 규명하려는 시도는 서로 상반된 결과를 보여왔다"고 설명했다.
중심 구상성단, 역사의 증인
마사리와 그의 연구팀은 다른 접근 방식을 택했다. 그들은 은하 중심에서 2만 광년 이내에 위치한 17개의 구상성단을 조사했다. 이러한 밀집된 성단에는 일반적으로 같은 시기에 형성된 매우 오래된 별들이 포함되어 있다. 천문학자들은 "우리는 이 구상성단들의 상대적인 나이를 수억 년 오차 범위 내에서 측정하는 데 성공했다"고 보고했다. 이미 22개의 구상성단은 이전에 연대가 측정된 상태였다.
이 구상성단들이 어디서 언제 형성되었는지 재구성하기 위해 연구팀은 초기 은하의 발달 과정을 재구성하는 특별한 모델을 사용했다. 그리고 이 모델을 39개 구상성단의 나이, 운동, 위치와 비교했다. 그 결과, "우리는 세 가지 서로 다른 구상성단 집단을 확인했다"고 천문학자들은 밝혔다.
연구 결과에 따르면, 조사 대상 구상성단 17개는 우리 은하 또는 그 원시 은하에서 형성된 것으로, 말하자면 "고유" 구조다. 나머지 10개의 구상성단은 가이아-소시지-엔셀라두스 은하에서 유래했으며, 약 100억 년 전 충돌 당시 우리 은하로 진입했다.
새롭게 발견된 120억 년 전의 충돌
가장 흥미로운 부분은 세 번째 그룹이다. 이 12개의 구상성단은 나이, 금속함량, 운동성 면에서 앞의 두 그룹의 중간에 위치한다. 천문학자들은 "이 구상성단들은 또 다른 병합 사건의 일부였을 것"이라고 설명한다. 그들의 분석에 따르면, 이 병합은 약 123억 년 전에 발생했는데, 이는 가이아-소시지-엔셀라두스 충돌이 시작되기 18억 년도 더 전이다.
또한, 새롭게 발견된 우리 은하의 초기 충돌은 기존에 알려진 충돌보다 훨씬 더 격렬하고 중대한 결과를 초래했을 가능성이 높다. "이 병합에는 가이아-소시지-엔셀라두스와 비슷한 항성 질량을 가진 천체가 관련되어 있었다"고 마사리와 그의 동료들은 보고했다. 젊은 은하수는 약 5억 태양 질량의 항성을 가진 다른 은하와 충돌했다. 천문학자들에 따르면 이는 당시 은하수 항성 질량의 20~30%에 해당한다.
"저에너지 크라켄-헤라클레스"
그렇다면 이 은하는 누구였을까요? 현재까지 우리는 은하수와 병합된 이 초기 은하에 대해 질량과 일부 항성 외에는 거의 알지 못한다. 그러나 마사리와 그의 연구팀이 밝혀낸 특징들은 이전에 우주론 모델에서 예측되었던 "크라켄"이라는 이름의 충돌과 일치한다. 더욱이 은하수 중심부에는 헤라클레스라고 불리는, 항성 흐름이 있는데, 이는 이미 이러한 초기 충돌에서 유래했을 가능성이 제기되었다.
따라서 천문학자들은 새로 발견된 우리 은하의 충돌 상대에 "저에너지 크라켄-헤라클레스(LKH)"라는 이름을 붙였다. 이 다소 복잡한 이름은 앞서 발견된 두 개의 은하의 충돌 징후와, 이 은하의 구상성단들이 현재 우리 은하 중심을 비교적 느리게 공전한다는 사실을 반영한다.
퍼즐의 한 조각을 찾았지만, 앞으로 더 많은 조각이 나올 것이다.
이번 발견은 우리 은하의 파란만장한 역사에 또 하나의 사건을 추가한다. 동시에, 123억 년 전에 발생한 이 새로운 병합 사건은 초기 은하 역사에 대한 몇 가지 논쟁점을 명확히 해준다. 이제 우리 은하의 마지막 주요 충돌 이전에 이와 유사하게 큰 규모의 충돌이 또 한 번 있었다는 것이 분명해졌다. 마사리 연구팀은 "이 병합에서 충돌 상대는 우리 은하 중심부 2만 광년 이내에 질량의 상당 부분을 남겼다"고 설명했다.
천문학자들은 우리 은하의 초기 시대에 더 작거나 보존 상태가 좋지 않은 병합 사건들이 있었을 가능성이 있다고 추측한다. 하지만 이러한 사건들의 영향을 추적하기 위해서는 더 많은 데이터, 특히 우리 은하 가장 안쪽 영역에 있는 많은 별의 정확한 나이에 대한 데이터가 필요하다.
출처: Davide Massari (Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio/INAF, Bologna) 외, Nature Astronomy, 2026; doi: 10.1038/s41550-026-02931-5
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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