d라이브러리

몇주전 나는 지금까지 알려진 가장 밝은 물체를 이 지면을 통해 소개한 바 있다. 그런데 그 기록은 벌써 깨지고 말았다. 영국과 미국 천문학자들로 구성된 연구팀은 1천4백개 성운의 적색편이를 측정하면서 우리로부터 멀리 떨어진 곳에서 적색편이를 나타내는 성운을 발견했는데 그 거리로 따져볼 때 엄청나게 밝은 것이었다. 사실 그 성운은 태양보다 3백조배 이상 밝고 우리 은하계 전체의 3만배에 해당하는 광도를 가졌다.

이 물체는 지난번 전했던 것보다 40퍼센트 더 밝은 것인데 달리 보면 매우 특이하다. 대부분의 발광체는 가시광(可視光) 상태로 빛난다. 그러나 이 새로운 발광체는 그것이 지닌 에너지의 99%를 적외선으로 복사한다는 것이다.

이제 궁금한 점은 '무엇이 과연 이같은 적외선 광채의 원인이 되고 있을까?'이다.

이와같은 현상을 발견한 천문학자들은 두가지의 원인을 추정한다. 하나는 에너지를 방출하는 성운의 핵심부에 준성체 하나가 감추어져 있을 수 있다는 것이고, 또 하나는 성운내에서 별들이 폭발적으로 형성되고 있으리라는 것이다.

이 둘중 그 참 원인이 무엇이 됐건간에 그것이 빚어내는 결과가 중요하다. 만약 성운의 핵내에 준성체가 있다면 오래가지 않을 것이다. 준성체는 자체의 복사 압력이 성운을 날려버릴 때까지 고작 1백만년 밖에 남아있지 못한다. 그 결과, 만약 준성체가 바로 그 발광체의 원인이라면 (천문학 용어로 설명해서)그 준성체의 불은 켜진 셈이다.

그러나 만약 그 발광체가 별들의 형성에 의한 것이라면 그 성운은 어쩌면 점화의 첫 단계에 놓인 은하계인지도 모른다. 어쨌건 천문학자들은 매우 특이한 현상을 포착한 셈이다.

부차적인 얘기이긴 하지만 그 빛나는 물체는 첫 관찰에선 놓쳐버리고 만 것이었다. 영·미 연구팀은 적외선 천문위성(IRAS)이 지난 1983년 발견한 희미한 적외선의 공급원이 되는 상대를 밝은 빛속에서만 찾고 있었던 것이다.

그런데 2년전 어느 관찰연구의 마지막 밤이었다. 연구진이 장비를 하나의 적외선 공급원에 정확히 맞추고 있다고 생각했었으나 다른 물체가 그들의 스펙트럼에 등장하는 바람에 적외선 공급원을 놓치는 일이 발생했다.

이내 연구팀은 그 물체가 준성체임에 분명하다고 일단 짐작했는데, 그러나 준성체가 존재한다면 스펙트럼선이 넓혀질 수밖에 없음에 비해 이 경우엔 사실이 그렇지 못했다. 이는 준성체일 것이라는 가정을 약화시키는 것이었다.

그 성운의 먼지구름은 질량이 매우 커 별들이 폭발적으로 형성됐다는 가설을 지지한다. 그 구름은 구성분의 대부분이 금속체로서 무게가 우리 태양의 10억배정도 된다. 이 정도의 무게라면 은하수보다 더 무겁고 따라서 별들이 급속히 형성되고 있는 은하계로 보기에 꼭 알맞다.

만약 이러한 가정이 모두 사실이라면 은하계는 천천히 형성된다는 천문학 이론에 반하여 별들의 탄생이 급속도로 진행되고 있다는 것이 된다.

사실 천문학자들은 정녕 어떻게 은하계가 형성되는지를 밝히기 위해 고군분투하고 있다. 어떤 학자들은 은하계들이 '저절로' 만들어지며 존재하기 시작한지 10억년이 채 못 된다고 믿는다.

다른 학자들은 은하계들이 더욱 오랜시간에 걸쳐 만들어지며 적어도 수십 억년이 걸릴 것이라고 믿는다.

따라서 천문학자들은 우주의 가장 오래된 물체들이라고 생각할 수 있는 공모양을 이루는 성단들을 연구해 왔다. 그중 둘이 연구의 대상이 되어왔는데 그들은 서로 30억년의 나이차가 있는 것으로 여겨졌다.

그러나 그들의 화학성분이 서로 매우 달라 어쩌면 바로 그점이 나이차의 원인일는지 모른다.

또한 두 구형 성단들 중의 하나는 주로 청색거성으로 이루어져 있고 다른 하나는 적색거성으로 이루어져 있다. 왜 이래야만 하는지에 대해 천문학자들은 아무런 확신을 갖고 있지 않다.

은하계가 급속히 혹은 천천히 만들어지는 것이 과연 중요할까? 물론이다. 우주가 급속히 혹은 천천히 만들어지는가에 대한 질문으로도 대두될 수 있기 때문이다. 개개의 은하계들은 급속히 혹은 천천히, 둘중 한 방법으로 형성되겠는데 아무튼 이는 우리 자신들이 빨리 혹은 느리게 형성되고 있음도 의미한다. 정확히 말해 우리가 속한 이 은하계는 수십억년전에, 그것도 우리의 태양과 지구가 존재하기 수십억년전에 만들어졌다. 은하계는 태양과 태양계가 창조되기 50억년 전, 그리고 우리 인간이 있기 1백억년전부터 존재하기 시작했다.

우리의 태양계는 엄청난 가스구름으로부터 만들어졌다. 이 가스구름은 우리의 은하계가 형성되고 스스로 지니던 가스를 없앰으로써 생긴 것 뿐이다. 만약 은하계가 이런 식으로 만들어지지 않았더라면 태양이나 지구는 영영 탄생하지 않았을 것이다.

이제 이해되는가? 은하계가 과연 급속히 아니면 천천히 형성되는지를 우리가 중요하게 여길 수 밖에 없음은 바로 그것이 태양과 지구가 과연 탄생하느냐 마느냐와 직결되는 문제이기 때문이다. 만약 은하계들이 급속히 형성된다면 우린 여기 존재하는 것이고, 만약 천천히 형성된다면 우린 여기 존재하지 않을는지도 모른다.

A few weeks ago, I wrote here about a very luminous object, the most luminous one known.

The record has already been broken. A British-American team of astronomers were measuring red shifts for 1,400 galaxies, and came across one with a redshift that placed it far enough away from us so as to make it enormously luminous. In fact, it was 300 trillion times as luminous as our sun and 30,000 times as luminous as the entire Milky way.

This new object is 40 percent brighter than the older object, but it is unusual in another way. Most luminous objects are luminous in the visible light. This new luminous object, however, emits 99 percent of its energy in the infrared.

The question is now: What can possibly be the cause of all this infrared luminosity?

The astronomers who discovered the phenomenon suggest two possible causes. One, there can be a quasar buried at the core of the cloud producing the energy, or two, there is a burst of star formation within the cloud.

Either way, the result is important. If there is a quasar in the cloud's core, then it can't last long. The quasar can only last about 1 million years before its radiation pressure blows away the cloud. The result is that if a quasar is the cause of the luminosity, it must have just switched on (astronomically speaking).

On the other hand, if the luminosity is caused by star formation, then it may be that the cloud is a galaxy in the first stage of its ignition. Either way, astronomers are catching something that is very unusual.

Incidentally, the luminous object was missed the first time around. The research team was studying visible light counterparts to faint infrared sources that had been detected in 1983 by the Infrared Astronomical Satellite (IRAS).

Two years ago, on the last night of a survey, they thought they had their instruments trained on an infrared source, but as it happened, another object fell on their spectrography, and blanked it out.

The team suspects the quasars to be the safer bet, but the presence of a quasar would broaden certain spectral lines and this broadening does not take place, which tends to weaken the quasar hypothesis.

Then, too, the dust cloud is so massive that it tends to support the starburst hypothesis. The cloud is composed mostly of metals and its mass may be as great as a billion times that of our sun. This would make it much more massive than the galaxy and it would fit a galaxy that was rapidly undergoing star formation.

If this is all true then star birth is proceeding rapidly, which is upsetting to astronomical theories that hold that galaxies must form slowly.

As a matter of fact, astronomers are busily engaged in trying to decide just how galaxies form. Some believe they form in "free fall" and come into existence in less than a billion years.

Others believe that galaxies form over a longer time, several billion years at least.

Astronomers have therefore been studying globular clusters, which are thought to be the oldest objects in the universe. Two of them have been studied and are thought to be 3 billion years apart in age.

However, their chemical makeup is quite different from each other and this may be the cause of their age difference.

Then, too, one of the globular clusters is composed chiefly of blue giants and the other of red giants. Astronomers are not sure why this should be.

Does it matter whether galaxies are formed rapidly or slowly? Yes, indeed, the question arises as to how the universe is formed - quickly or slowly.

Individual galaxies might form either way and that means we ourselves form either quickly or slowly, as well. To be sure, the Milky Way galaxy was formed many billions of years ago, billions of years before our sun and Earth came into being. Yet even so, our galaxy came into being 10 billion years before we did, but 5 billion years ago, the sun and the solar system were created.

Our solar system formed out of a vast gas cloud. That gas cloud existed only because our galaxy itself had formed and had cleared up its gas. If the Milky Way had not formed in this fashion, then it might well be that the sun and the Earth would never have formed.

So you see, we might actually decide that it is important whether galaxies formed quickly or slowly, since that would mean that the sun and Earth would either have formed or not, as the case might be. If the galaxies had formed quickly then here we are; if they had formed slowly, then we might not be here.
(C) 1991,Los Angeles Times Syndicate