우주 암흑시대로부터 최초의 은하탄생
초기 우주에 대한 연구는 다양하게 진행된다. 아주 먼 우주의 최초의 별과 은하가 성장하는 것을 관찰하는 연구도 있고 우리 은하수를 조사해 초기 우주에 대한 정보를 알아내는 접근도 있다. 초창기의 별들은 무거운 원소를 거의 갖고 있지 않다. 태양은 2% 정도의 무거운 원소를 갖고 있어 늦게 만들어진 별 중 하나로 본다. 태양이 형성되기 훨씬 전에 만들어진 별의 잔해로부터 생성된 것이다. ‘프리스틴(Pristine) 221’ 별은 우리 은하에서 가장 금속이 적은 별 중 하나이자 탄소성분이 거의 없는 두 개 별 중 하나이다. 금속이 매우 부족하다는 것은 은하계에서 형성된 초창기 세대의 별일 가능성이 높음을 의미한다.
2020년에는 관측사상 우주에서 가장 먼 가장 오래된 134억 광년인 은하(GN-z11)가 허블 우주망원경에 의하여 발견되었다. 빅뱅 이후 4억년 만에 생성된 은하이다. 2021년까지는 빅뱅 이후 4억년이 지난 ‘GN-z11’이 가장 먼 은하로 기록돼 있다.
2022년에는 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용해 약 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 만들어진 뒤 3억5천만년 밖에 안 된 곳에서 은하 GLASS-z12를 관측했다는 연구가 나왔다. 허블 우주망원경이 관측할 수 있는 한계 바로 바깥에 있는 은하였다. 이 은하가 존재하려면 빅뱅 뒤 1억 년 만에 형성되기 시작했어야 한다. 우주 암흑시대(Cosmic Dark age)가 생각한 것보다 일찍 끝난 것이다. 우주 암흑시대는 빛 한 점 없이 가스와 암흑물질로만 구성된 시기를 지칭한다.
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac94d0
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac9b22
우주의 암흑시대는 빅뱅 후 38만년 후 부터 4억년까지의 기간을 말한다. 빅뱅 후 38만년 이전에 대해서는 아는 것이 없다. 이 시기는 ‘암흑시대를 낳은 암흑’ 또는 ‘무’의 시기라고 부를 수도 있다. 사실 빅뱅이론은 우주의 기원론으로는 한계가 있는 것이 이 시기에 대해서는 모르기 때문이다. 빅뱅 후 38만년 후 빛이 만들어지고 얼마의 세월이 흘렀는지는 모르지만 별과 행성 그리고 은하가 만들어졌다. 그 전까지가 암흑시대일 것이다. 물론 암흑시대만 있는 것이 아니다. 암흑물질과 암흑에너지도 있다. 이번 은하의 발견으로 암흑시대가 줄어들었다. 중세 암흑시대로부터 과학이 탄생하였고 과학은 다시 우주의 암흑을 걷어내고 있다. ‘무’와 ‘암흑’이 밝혀지기를 기대한다.
