2024년 6월7일 제임스웹우주망원경의 중적외선 관측기기로 본 2900만광년 거리의 솜브레로은하. 은하 바깥쪽 고리를 따라 있는 먼지가 덩어리를 이루고 있는 모습이 드러났다. 사격이나 활을 쏠 때의 표적지와 같은 모습이다. 미 항공우주국 제공

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역대 최고의 성능으로 파장이 긴 적외선을 통해 관측 활동을 하는 미 항공우주국(나사)의 제임스웹우주망원경(JWST)은 기존 가시광선 사진에서는 볼 수 없었던 심우주의 새로운 모습을 드러내준다.

제임스웹이 2900만광년 거리의 처녀자리에 있는 솜브레로은하(M104)를 촬영해 25일 공개한 사진도 그런 사례다. 솜브레로는 은하의 모양이 챙이 넓은 멕시코 모자를 닮았다고 해서 붙여진 이름이다. 지름이 6만광년으로 우리 은하의 절반이 조금 넘는 솜브레로은하는 정상나선은하로 분류된다. 정상나선은하란 중심에 별이 빽빽하게 밀집돼 있는 둥근 팽대부가 있고, 그 주위를 여러개의 나선형 팔이 휘감고 있는 형태의 은하를 말한다.

그런데 제임스웹이 새롭게 촬영한 이 은하는 이름과는 달리 사격이나 활을 쏠 때의 과녁과 같은 모습으로 나타났다. 제임스웹의 중적외선기기(MIRI)에 비친 이 은하는 중심 핵이 가시광선에서처럼 환하게 빛나지 않고 매끄러운 원반 모양을 하고 있다. 담요처럼 부드럽게 핵을 감싸고 있던 바깥쪽 고리도 덩어리들이 울퉁불퉁하게 뭉쳐 있는 모습이다.

2003년 허블우주망원경으로 본 솜브레로은하. 챙 넓은 멕시코 모자를 닮았다 해서 솜브레로란 이름이 붙여졌다. 미 항공우주국 제공

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나사는 다환방향족 탄화수소로 이뤄진 이 먼지 덩어리는 어린 별이 탄생하는 영역이라고 밝혔다. 그러나 솜브레로은하의 별 탄생 구역의 활동이 그리 활발한 편은 아니다. 이 은하의 고리에서는 태양보다 질량이 작은 별이 1년에 1개 정도씩 만들어진다. 반면 우리 은하에선 1년에 약 2개의 태양 질량급 별이 탄생한다.

나사는 솜브레로은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀도 질량은 태양의 90억배에 이르지만 활동은 온순하다고 밝혔다. 주변 물질을 빨아들일 때 분출하는 제트의 크기가 비교적 작다.

솜브레로은하의 중심에는 약 2000개의 구상 성단이 있다. 구상성단은 중력의 힘에 의해 군집을 이루고 있는 별 무리다. 크기와 특성이 다른 별들이 한 자리에 모여 있는 것은 천문학자들에겐 별들을 비교 연구할 수 있는 좋은 기회다.

제임스웹우주망원경은 2022년 7월부터 지구에서 150만km 떨어진 우주에서 관측 활동을 하고 있다. 미 항공우주국 제공

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나사는 지난 10월 전 세계 천문 연구자들을 대상으로 2025년 7월에 시작되는 4년차 관측 프로그램 신청을 받았다. 집계 결과 모두 2377건의 관측 제안서가 접수됐다. 3년차의 1931건보다 446건이 더 많아졌다. 제안한 관측 시간을 합치면 7만8000시간이다.

나사는 경쟁률이 9 대 1로 사상 최고치를 기록했다고 밝혔다. 먼 우주의 은하계를 관측하겠다는 제안이 가장 많았고, 그 다음으로는 외계 행성 대기, 별과 항성, 외계 행성계 순서였다고 한다. 선정 결과는 2025년 3월 발표한다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr