천문학자들은 우주 초기의 가장 큰 은하들 중 일부가 작은 별들을 비밀리에 많이 보유하고 있어, 이전에 생각했던 것보다 최대 4배 더 무거울 수 있다는 것을 발견했습니다. 마치 이웃의 소박한 랜치 하우스가 지하에 거대한 저택을 숨기고 있는 것을 알게 된 것과 같습니다.

펜실베이니아 주립대학 연구진을 포함한 국제 팀은 그들의 발견을 Nature Astronomy에 발표하여, 최초의 은하들이 어떻게 형성되고 진화했는지 알아내려는 과학자들에게 또 하나의 골칫거리를 추가했습니다.

NASA의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 사용하여, 연구진은 수십억 년 전에 새로운 별을 만들지 않은 9개의 거대하고 성숙한 은하들을 조사했습니다. 그들은 JWST의 먼 우주 관측을 초기 지상 기반 데이터인 초거대 망원경(Very Large Telescope)의 데이터와 결합했습니다 - 강력한 망원경 하나를 사용할 수 있는데 왜 두 개를 사용하지 않겠습니까?

처음으로, 그들은 그렇게 엄청난 거리에 있는 은하들에서 작고 희미한 별들과 크고 밝은 별들의 상대적인 수를 신뢰할 수 있게 추정할 수 있었습니다.

"이 은하들은 다릅니다,"라고 펜실베이니아 주립대학의 천문학 및 천체물리학 부교수인 Joel Leja 박사는 말했습니다. "그들은 이해하기 정말 어려운 방식으로 다릅니다. 왜냐하면 그들은 우리가 예상했던 것보다 더 무겁기 때문입니다. - 훨씬 더 무겁습니다. 그들은 우리가 예상했던 것보다 3~4배 더 많은 질량을 가지고 있습니다." 즉, 우주는 계속해서 우리를 놀라게 하며, 항상 좋은 방식은 아닙니다.

천문학자들은 각 은하의 빛을 스펙트럼으로 분리하여, 어떤 유형의 별들이 존재하는지를 나타내는 색상의 작은 변화를 찾았습니다. 문제는 크고 밝은 별들이 스포트라이트를 독차지하는 반면, 작은 별들은 수줍어서 발견하기 어렵다는 것입니다. 펜실베이니아 주립대학 연구진은 이러한 은하계 시스템의 빛을 모델링하는 데 전문 지식과 지침을 제공했습니다.

"은하가 도시라면, 가장 밝은 별들은 멀리서도 눈에 띄는 고층 빌딩일 것입니다,"라고 라이덴 대학의 최근 박사 졸업생인 주저자 Chloe Cheng은 말했습니다. "우리의 모델은 훨씬 더 많은 수의 저질량 별들이 그 드문 밝은 별들에 의해 가려져 있다는 것을 보여줍니다. 마치 고층 빌딩 사이에 숨겨진 집들처럼요. 결과적으로, 이 은하는 이전 추정치보다 훨씬 더 무거운 것으로 밝혀졌습니다." 그래서 기본적으로, 우주는 우주적 교외 지역으로 가득 차 있습니다.

전통적으로, 천문학자들은 별들이 우주 전체에 걸쳐 대략 비슷한 비율로 형성된다고 가정했습니다. 그러나 이러한 발견은 그 오랜 가정에 도전합니다. 초기 우주의 가장 거대한 은하들은 우리 은하와 같은 작은 은하들보다 더 많은 저질량 별들로 가득 차 있는 것으로 보입니다.

공동 저자인 라이덴 대학의 박사 과정 학생인 Martje Slob에 따르면, 한 은하가 특히 두드러졌습니다. 그것은 빅뱅 후 15억 년 이내에 형성되었을 가능성이 있으며, 이전에 계산된 것보다 최대 4배 더 무거울 수 있습니다.

"최근까지, 이러한 측정은 단순히 불가능했습니다,"라고 Slob는 말했습니다. "우리는 매우 먼 은하를 확대할 수 있는 망원경뿐만 아니라, 이러한 우주 거인들 속에 숨겨진 희미하고 저질량 별들의 미묘한 신호를 안정적으로 감지할 수 있는 탁월한 품질의 스펙트럼과 새로운 분석 기술이 필요했습니다." 왜냐하면 분명히, 우주의 가장 큰 은하들은 숨바꼭질을 좋아하기 때문입니다.

이러한 발견은 젊은 우주에서 은하들이 어떻게 발전했는지 이해하는 데 중요한 의미를 갖습니다. JWST가 관측을 시작한 이후로, 천문학자들은 빅뱅 직후에 존재했던 예상치 못한 거대하고 성숙한 은하들을 반복적으로 발견하여 기존의 은하 형성 모델에 압력을 가하고 있습니다.

"이 발견은 초기 우주에 대한 우리의 이해에 중요한 의미를 갖습니다,"라고 펜실베이니아 주립대학의 계산 및 데이터 과학 연구소에도 소속된 Leja는 말했습니다. "JWST 발사 이후, 천문학자들은 빅뱅 직후에 이미 존재했던 놀랍도록 거대하고 성숙한 은하들을 발견했습니다. 이러한 초기 은하들은 나중에 연구되는 유형의 은하로 진화할 것으로 생각됩니다."