김용기 / 충북대 천문우주학과 교수

우리 은하는 수십억 개의 별들을 구성원으로 지니고 있고 이런 은하들이 우주에 수십억 개가 존재한다고 여겨지고 있다． 은하 내에서 별들과 별들 사이는 아주 멀리 떨어져 있으며 은하들 사이의 공간은 서로 너무 멀리 떨어져 있어 한번 만나는 일이 거의 없다고 생각된다． 그런데 얼마 전부터 우주에 은하와 은하들이 만나서 합병이 되는 장면들이 포착되면서 수십억 개의 별들을 지닌 은하들이 부딪히면서 어떤 일이 일어나는 지에 대한 이론적 연구도 많이 되어 왔다．

은하의 질량에 기여하는 물질로는 별들 이외에 가스와 티끌 같은 성간물질이 있는데 이런 성간물질의 양은 별들의 양보다 엄청나게 많다는 사실이 알려졌다． 그래서 은하들이 서로 만날 때 이런 가스나 티끌들이 합병될 때 기대되는 현상들도 많이 연구되고 있다． 지금까지 관측되지 않았던 현상들이 새로운 관측기술에 의해 하나씩 공개되고 있어 관심을 끌고 있다．

적외선 눈으로 우주의 신비를 밝혀내고 있는 스피쳐(Spitzer)위성은 최근 두 은하가 충돌하여 하나가 되면서 그 중심이 서로 으깨어지면서 주위에 규소 결정체인 수정으로 덮여진 격렬한 은하를 밝혀낸 것이다． 이런 규소티끌들은 나중에 별이 생성되는 원료로 사용되는데 즉 이번에 발견된 수정코팅은 별들의 용광로를 방불케 하는 격렬한 현상으로 우리은하밖에서 이런 수정이 발견된 것은 이번이 처음이다．

이번 발견은 우주의 진화를 이해하는데 결정적인 자료를 제공하게 될텐데， 우리은하도 수십억 년 후 이웃은하인 안드로메다 은하와 합병될 것으로 예상되기 때문에 우리 은하의 미래를 예측해볼 수 있게 될 것이다．

이번에 발견된 현상은 마치 충돌 후 합병되는 은하들의 중심에서 거대한 티끌폭풍의 소용돌이가 일어나는 것과 같다． 규소티끌들이 부풀어 오르면서 거대한 유리티끌 담요가 형성되고 그 안에 은하의 핵이 감싸게 되는 것이다． 어떻게 이렇게 부풀어 오르게 될까? 유리같은 규소가 수정이 되기 위해서는 열이 공급되어져야 한다．

쨈과 같은 입자들이 우리 은하에서 발견되어 지는데 우리 태양과 같은 일부 별 들 주위에서도 약간양이 발견된다． 지구에서는 모래사장 같은데서 규소가 빛나고 있으며 저녁에는 규소입자가 대기로 들어오면서 충돌하여 빛나는 별처럼 보이기도 한다． 얼마 전에 딥임펙트 실험에서 템펠1혜성 내부에도 규소가 존재하는 것을 스피쳐 위성이 관측한바 있다．

수정으로 코팅된 은하에서 일어나는 현상은 우리은하에 분포된 이런 규소와는 전혀 다르다． 이들 은하는 티끌이 풍부한 아주 밝은 은하들로서 적외선 초극대 발광은하 (ultraluminous infrared galaxies)로 Ulirgs라 불리운다． Ulirgs의 세부적은 부분들은 관측되기 힘들지만 대부분은 하나로 합병되는 과정에서 나선에 존재하는 규소들에서 나오는 적외선 발광들로 확인되었다．

이런 과정 속에서 질량이 아주 큰 별들을 탄생시키며 근 분출을 일으키기도 한다． 몇몇 Ulirgs들은 중심에 질량이 아주 큰 블랙홀을 지니고 있다． 이런 수정체들은 어디서 생겨났을까? 천문학자들은 은하들 중심에 있는 질량이 큰 별들이 수정 생산 공장이라고 믿는다． 이런 별들이 초신성폭발을 하기 전후에 수정을 만들어 내는데 이때 생긴 수정은 금방 없어져 버린다．

마치 밀가루를 실은 트럭 2대가 충돌할 때 하얀 밀가루 거품이 일었다 금방 없어지듯이 2개 은하들이 서로 부딪힐 때 일시적으로 규소 결정체를 생성하면서 은하핵을 감싸게 되는 것이다． 이런 일시적인 현상을 이번에 스피쳐위성이 포착하게 된 것이다． 77개의 Ulirgs들 중에서 21개의 은하에서 규소결정체를 관측하였다．

이들 은하들은 우리은하에서 2억 4000만 광년에서 59억 광년 떨어져 있으며 하늘에서의 위치도 아주 다양하다． 다른 56개의 은하들에서는 생성된 규소가 이미 파괴되어 버린 상태인 것 같다． 바로 결경체를 보기 아주 좋은 때에 스피쳐위성이 운좋게 포착하여 수정으로 감싸진 은하를 발견하게 된 것이다．

우주는 지금 이순간도 많은 것들을 보여주고 있다．

그러나 인간이 그 현상들을 인지할 수 있는 준비가 되어 있을 때만 그 비밀을 느끼게 되는 것이다． 행운은 찾는 자에게 주어진다는 말이 있듯이 우주의 신비는 그 신비를 알아차릴 능력이 있는 자들에게만 그 신비의 모습을 보여주는 것이다． 계속 벗겨지는 우주의 신비를 기대하면서...