붉은 별 생성 은하, 은하 진화 이론을 다시 쓰다

은하의 색과 나이는 별 생성 활동을 가늠하는 기준으로 여겨져 왔다. 그러나 최근 더 애스트로피지컬 저널(The Astrophysical Journal) 에 발표된 연구는 기존 분류로 설명되지 않는 새로운 유형의 은하를 제시했다. 별을 생성하면서도 붉게 빛나는 이 은하는, 은하 진화 이론을 다시 생각하게 만들 수 있다.

우주는 사용설명서를 주지 않았다

우주의 작동 원리는 여전히 많은 부분이 밝혀지지 않았다. 지금까지 은하는 젊고 별을 활발히 만드는 ‘푸른 은하’에서, 별 생성을 멈춘 ‘붉은 은하’로 진화하는 것으로 알려져 왔다. 그러나 최근 이 전통적 모델에 의문이 제기됐다.

미주리 대학교(Missouri University)의 찰스 스타인하트(Charles Steinhardt) 조교수는 별을 계속 생성하면서도 붉게 보이는 ‘붉은 별 생성 은하(red star-forming galaxy)’라는 새로운 범주를 제안했다. 이 은하들은 주로 저질량 별을 만들어내기 때문에 붉은 색을 띠며, 기존 은하 분류 체계에는 들어맞지 않는다.

스타인하트는 “붉은 별 생성 은하는 블랙홀 질량과 별 질량 비율, 초기 질량 함수(initial mass function) 차이 등 기존 이론의 모순을 설명할 수 있다”며, “현재 관찰되는 많은 별들이 예상과는 다른 조건에서 형성됐을 가능성이 있다”고 말했다.

붉은 별 생성 은하가 바꿀 은하 진화의 흐름

연구에 따르면, 붉은 별 생성 은하는 우주 역사에서 예상보다 훨씬 더 중요한 역할을 했을 수 있다. 이 은하들은 지금까지 추정했던 것보다 더 많은 별을 만들어냈을 가능성이 있으며, 은하의 생애 주기가 단순히 ‘푸른 은하 → 붉은 은하 → 활동 중단’으로 이어진다는 기존 이론만으로는 설명되지 않는다는 점을 보여준다.

스타인하트는 “은하의 생애는 단순한 노화나 충돌만으로 설명할 수 없으며, 별 생성이 훨씬 더 다양한 방식으로 오래 지속될 수 있다”고 말했다.

포스트 스타버스트 은하의 재해석

포스트 스타버스트(post-starburst) 은하는 일반적으로 두 은하가 충돌해 짧은 기간 별 생성이 폭발적으로 증가한 뒤, 곧바로 별 생성을 멈춘 것으로 설명된다. 그러나 스타인하트는 일부 은하가 급격한 폭발 없이, 느린 속도로 저질량 붉은 별을 꾸준히 만들어왔을 가능성을 제시한다.

이 가설이 맞다면, 일부 포스트 스타버스트 은하는 붉은 별 생성 은하로 분류되어야 하며, 기존 은하 분류 체계에도 수정이 필요하다.

스타인하트와 연구팀은 앞으로 포스트 스타버스트 은하를 추가 분석하고, 붉은 별 생성 은하에 속할 수 있는 사례를 찾을 계획이다. 또한, 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성(Gaia) 데이터를 활용해 은하수 내 20억 개 이상의 별을 분석하는 연구도 진행할 예정이다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

더 많은 정보: Charles L. Steinhardt, Do Red Galaxies Form More Stars than Blue Galaxies?, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adb95b

자료: Astrophysical Journal