□ 국내 연구진에 의해, 현대우주론의 최대 이슈 중 하나인, 빅뱅 직후 초기우주에서의 은하형성 과정과 시점을 밝히는 결정적인 단서가 발견되었다.

□ 과학기술부/한국과학재단 창의적연구진흥사업의 지원을 받고있는 연세대학교 천문우주학과 자외선우주망원경연구단의 윤석진(尹錫?, 35, 조교수)ㆍ이석영(李石暎, 41, 부교수)ㆍ이영욱(李榮旭, 46, 교수) 연구팀은, 우주 초기에 은하가 처음 형성되는 과정을 이해하는 실마리를 그 은하의 구상성단들에서 발견하여 세계적인 과학전문 학술지 ‘사이언스’ 최신호(1월 20일자; Science Express 기준)에 발표하였다.

□ 논문 제목: “Explaining the Color Distributions of Globular Cluster Systems in Elliptical Galaxies” (타원은하 구상성단들의 색분포 해석)

□ 윤석진ㆍ이석영ㆍ이영욱 교수팀은 최근 성단 색지수 모델을 독자적으로 개발하여 갤렉스(GALEX) 자외선우주관측위성이 관측한 안드로메다은하 구상성단들의 자외선 관측자료를 해석하는 과정에서, 최근 15년 간 국제학계의 가장 활발한 연구분야 중 하나인 ‘구상성단들의 이중 색분포 현상(Bimodal Color Distribution of Globular Cluster Systems)’의 기원을 세계 최초로 규명하는 쾌거를 이루었다.

□ 구상성단들의 이중 색분포 현상은, 성단의 구성원인 약 백만 개의 별들의 평균색이 크게 두 가지 종류를 가지는 독특한 현상. 지금까지 학계에서는, 서로 다른 중원소 함량을 갖는 두 종류의 성단족이 한 은하 안에 혼재하여 색분포 양분현상이 발생한다는 것이 완전한 정설로 받아들여지고 있었다. 따라서 이러한 색분포 양분현상은, 1977년 MIT 대학의 툼리(Toomre) 교수가 최초 제안한 후 30년을 풍미했던 타원은하형성이론, 즉 나선은하들의 합병을 통해 거대타원은하가 형성되었다는 이론의 가장 뚜렷한 증거로 여겨졌다. 그러나, 이번 연구를 통해 이러한 색분포 양분현상이 지금까지 외국의 연구진들이 정밀하게 구현하지 못 했던 진화후기 헬륨연소단계 별들의 영향에 의해 자연스럽게 발생한다는 사실을 증명함으로써, 이중 색분포 현상이 위와 같은 고전적인 은하합병 시나리오의 증거로 사용될 수 없음을 판명한 것이다.

□ 더 나아가, 이 연구를 통해 성단 색분포가 양분되는 정도를 정량화하여 은하의 형성시점을 우주나이의 4 % 내외의 정확도로 측정하는 기술을 최초로 확보하게 되었다. 이는 기존의 방법들이 가지는 정확도 보다 5배 이상 개선된 것으로, 우리나라가 선진국들만의 각축장이었던 은하형성연구 분야에서도 국제적 경쟁력을 확보하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

□ 국제 천문학/천체물리학계에서 이 분야는, 이미 선진국의 학자들에 의해 최상위 SCI 논문이 수백 편 출판되었고, 최근 10년 간 투입된 연구비도 천 억원에 이르는 등, 매우 왕성한 연구가 이루어지는 첨단분야이다. 이 연구는 지난 15년 간 이러한 연구들의 방향을 180도 뒤집는, 대단히 충격적인 결과로 평가되고 있다.

□ 연구팀의 이번 연구결과는 ‘사이언스’지에 실리는 논문 중에서도 일부 주요 논문만을 엄선하여 긴급보도하는 인터넷판 ‘사이언스 익스프레스(Science Express)’ 1월 20일자(한국시각)에 게재되었다. 인쇄판은 2월 24일자(한국시각) ‘사이언스(Science)’지에 이 분야 최고 권위자의 자세한 해설기사(Perspective)와 함께 출판될 예정이다.

□ 이 연구는 앞으로 거대타원은하 구상성단의 형성에 대한 학계의 이론을 완전히 바꾸고, 기존의 은하형성론에도 중대한 수정을 가하는 전환점이 될 것으로 보인다.

□ 과학기술부의 창의적연구진흥사업은 창의적 아이디어 및 지식을 지닌 차세대연구자를 발굴하여 세계적인 과학자로 집중 육성함으로써 기초연구 역량을 강화하고, 나아가 핵심·원천기술 및 미래 신산업 창출 토대 마련하기 위하여 1997년에 착수한 연구개발사업이다.

사진 1. 거대타원은하와 구상성단계