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그림  1  태양과  먼  거리의  은하에서  관

측되는  스펙트럼의  예

  가장  먼  거리에  있는  은하,  EGS-zs8-1

작성 : 한국항공우주연구원 김은혁 (선임연구원)

우주의  기원을  밝히고  연구하는  우주론의  주요  연구  분야  중의  하나는  우주에서  은

하가  언제  생성  되었는  가이다.  현재  정설로  받아들여지고  있는  빅뱅우주론에  의하면 

가장  먼  거리에  있는  은하가  나이가  가장  많은  은하에  해당된다.  그러므로  그간  수많

은  천문학자들이  먼  거리에  있는  은하를  찾기  위하여  구경이  큰  대형  망원경을  이용

하여  관측을  수행하였고  현재도  지속적으로  연구하고  있다.  본  글에서는  먼  거리에 

있는  은하의  거리를  구하는  간단한  방법을  설명하고  이를  통해  최근에  알려진  우리로

부터  가장  먼  거리에  놓여  있는  은하  EGS-zs8-1을  소개한다.

매우  먼  거리에  놓여  있는  천체의  거리  결정은  허블

의  법칙을  이용한다.  1930년대  미국의  천문학자  Edwin 

Hubble은  우리로부터  빠른  속도로  멀어지는  천체는  더

욱  먼  거리에  있다는  것을  발견하였다.  즉,  천체의  후퇴

속도와  거리사이에  상관관계가  있다는  것이다(v=H*d). 

여기서  v는  후퇴속도,  d는  천체의  거리,  그리고  H는  상

관계수이다.  많은  연구를  통해서  후퇴속도와  거리사이

의  상관계수가  결정되었다.  그러므로  천체의  후퇴속도

를  구할  수  있으면  거리를  알  수  있다.  천체의  후퇴속

도는  도플러  효과를  이용한  분광  관측을  통하여  얻는

다.  도플러  효과는  멀어지는  물체의  파장은  커지고  가

까워지는  물체의  파장은  짧아진다는  것이다.  천체의  스

펙트럼을  관측하면  이러한  효과를  쉽게  확인할  수  있

다.  그림  1에서  왼쪽은  태양에서  구한  스펙트럼이고  오

른쪽은  먼  거리에  놓인  은하의  스펙트럼이다.  그림에서  얇은  검은선은  특정  흡수선을 

나타내며  위쪽이  파장이  커지는  방향이다.  만약  은하를  관측하여  그림  1과  같은  결과

를  얻었다면  특정  흡수선의  관측된  파장이  태양의  값과  비교해서  달라지는  정도를  구

할  수  있을  것이다.  여기서  특정  흡수선의  태양에서의  값을  λo,  은하의  관측으로  구한 

값을  λ라고  하면  이들  사이에는  1+z=λ/λo  의  관계가  성립하고  여기서의  z를  천문학

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그림  2  EGS-zs8-1  지역의  허블우주망원경  관측  자료  및  은하

의  확대된  모습

에서 

적색편이 

(redshift) 

라고 

부른다. 

적색편이는 

천체의 

후퇴속도(v)와 

1+z=(1+v/c)γ  의  관계가  성립하며,  γ는  로렌쯔  값으로서  γ=1/√(1-(v/c)

2)  이다. 

여기서,  c는  빛의  속도를  의미한다.  관측값  λ와  알려진  λo  값에서  후퇴속도를  구한 

후  허블법칙을  이용하여  천체의  거리를  구할  수  있다.

그러나  우주  초기의  매우  먼  거리

에  있는  은하를  찾는  작업은  단순

하지  않다.  그  이유는  한마디로  우

주에  너무나  많은  은하가  있기  때

문이다.  대개의  경우  스펙트럼을  얻

기  위한  분광  관측에는  오랜  시간이 

소요된다.  그러므로  아무  근거  없이 

모든  은하의  스펙트럼을  구할  수는 

없고  먼저  수많은  은하  중에서  후보

를  찾아야  한다.  이  작업  역시  매우 

복잡하므로  본  글에서는  생략하기로 

한다.  즉,  천문학자들은  다양한  방법

을  통하여  매우  먼  거리에  놓여  있을 

것으로  예상되는  은하의  후보를  찾고 

각  후보들에  대하여  분광  관측을  수

행하고  적색  편이값을  구하게  된다. 

EGS-zs8-1는  2015년  미국  하와이  소

재  Keck  천문대의  구경  10미터  망원경을  이용하여  스펙트럼을  관측한  후  거리를  구하였

다.  이  때  관측된  적색편이  z=7.73이고  통상적인  거리로  환산하면  약  130억  광년이다. 

즉,  우주의  나이가  현재  값의  약  5%  수준  (빅뱅이후  약  7억년)에  해당되는  매우  초기의 

은하이며  은하  내  별의  나이는  1억~3억년  정도일  것으로  예상된다.  그림  2는  이  은하가 

속한  지역의  허블우주망원경  관측  자료  및  은하의  확대  영상이다.  현재까지  적색편이  z가 

7이상인  알려진  은하는  8개이며  이중  가장  먼  거리에  놓인  것이  EGS-zs8-1이다.  참고로 

현재까지  알려진  적색편이  값이  가장  큰  천체는  GRB090423으로서  z=8.2이다.  다만  이 

천체는  현재  천체의  종류를  확정하지  못한  감마선원이다.

※ 이 글은 미국 나사 홈페이지 (http://www.nasa.gov) 및 wikipedia 내용에 기반하여 작성되었다.