[생명 기원] "빅뱅 3억 5천만년" 후 고대 은하 관측한 결과 많은 양의 "탄소" 발견

우주가 탄생한 대폭발 후 얼마 되지 않은 시기에 생긴 고대 은하를 관측한 결과, 놀라운 정도로 많은 양의 탄소가 포함되어 있었다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

빅뱅 3억 5천만년 후 고대 은하 관측한 결과 많은 양의 탄소 발견

생명의 근원으로서 중요한 탄소가 알려진 것보다 일찍 생성되었음을 의미하는 이번 발견은 우주에서 생명이 탄생하는 데 필요한 조건이 훨씬 이른 단계에서 갖춰졌을 가능성을 시사했다.

연구 결과는 국제학술지 천문학과 천체물리학 저널 게재가 승인되었으며, 사전 인쇄 버전은 논문 공유 사이트 arxiv.org에 공개되어 있다.

미국 케임브리지대가 이끄는 국제천문학팀은 이번 연구에서 제임스웹 우주망원경이 관측한 은하 GS-z12를 구성하는 원소를 분석했다. GS-z12는 인류가 지금까지 관측한 가장 먼 은하 중 하나다. 130억 년 이상에 걸쳐 지구에 도착한 GS-z12의 빛을 관측함으로써 빅뱅으로부터 수억 년 후의 젊은 은하를 살펴볼 수 있다.

연구팀이 제임스웹 우주망원경 근적외선 분광기를 사용해 GS-z12의 스펙트럼을 분석하고 은하를 구성하는 물질의 화학적 조성을 확인한 결과라며, GS-z12에 많은 양의 탄소가 존재하는 것으로  밝혀졌다.

GS-z12에서 탄소가 검출된 사실에 대해 케임브리지대 카블리 우주론 연구소의 로버트 마이오리노 교수는 초기 별들을 탄소보다 산소를 더 많이 생성했다고 여겨졌기 때문에 이렇게 이른 시기의 우주에서 탄소가 발견된 것은 놀라운 일이다. 이 사실은 최초의 별들이 지금까지 생각했던 것과는 전혀 다른 과정으로 만들어졌을 수 있음을 시사한다고 말했다.

천문학계는 초기 우주에 존재한 것은 가장 단순한 원소인 수소와 약간의 헬륨, 그리고 미량의 리튬뿐이었다고 추정했다. 그 후 별 내부의 핵융합으로 새로운 원소가 만들어지는 항성 핵합성에 의해 다양한 원소가 만들어지고, 그것들이 초신성의 폭발로 우주에 흩뿌려지면서 지구와 같은 암석 행성이 만들어졌다. 그리고 생명의 기원인 탄소 역시 우주 탄생 약 10억 년 후에 합성되기 시작한 것으로 여겨졌다.

하지만 이번 연구를 통해 빅뱅 이후 불과 3억 5000만 년 뒤의 우주에 풍부한 탄소가 존재했을 가능성이 새롭게 제기된 것이다. 당장 생명 탄생에 관한 이론이 바뀌지는 않겠지만 우주 진화에 관한 향후 연구의 큰 단서가 될 것으로 기대를 모으고 있다.

가령 초기 별이 초신성으로 폭발했을 때의 에너지는 기존 예측보다 적었을 가능성이 있다. 이 경우 별의 바깥 부분에서 형성된 탄소는 폭발로 멀리까지 날아가 은하 전체로  퍼질 수 있었지만, 산소는 뒤늦게 블랙홀에 삼켜졌을 수 있다.

논문 저자인 프란체스코 드유게니 오 박사는 이번 관측 결과는 초기 우주에서 탄소가 급속히 농축됐음을 보여준다. 잘 알려진 것처럼 탄소는 생명의 기본 요소이기 때문에, 우주의 생명 탄생은 기존 예상보다 훨씬 빠를 가능성이 있다. 만약 우주의 다른 곳에 생명이 존재한다면 지구와는 전혀 다른 진화를 하고 있을지 모른다고 전했다.