[오늘의 우주이야기] 138억 년 전 별은 다 컸는데, 그다음 세대에선 무슨 일이 있었길래 작아졌을까

얼마 전에 "별인 줄 알았는데 사실 블랙홀이었다"는 얘기를 했었는데, 이번엔 정반대 얘기를 하려고 합니다. "블랙홀인 줄 알았는데 사실 별이었다"는 얘기예요. 그것도 우주에서 가장 처음 태어난 별들이요.

케임브리지 연구팀이 138억 년 전 시점(적색편이 z=10.583)에서 헬륨만 강하게 빛나고 탄소·질소·산소는 흔적조차 없는 천체 하나를 찾아냈습니다. 무거운 원소가 하나도 없다는 건 이 별들이 우주 최초 세대, 즉 수소랑 헬륨으로만 이루어진 '1세대 별(Population III)'이라는 뜻이에요. 처음엔 블랙홀일 가능성도 의심받았지만, 후속 분석에서는 별 쪽 해석이 훨씬 자연스럽다는 결론이 나왔습니다. 별 무리 전체 질량은 태양 10만 배 정도로 추정돼요.

근데 진짜 반전은 여기서 시작돼요. 이론적으로는 우주 초기엔 온도가 높고 무거운 원소가 없어서, 별이 죄다 크게만 태어났어야 하거든요. 라이덴대 연구팀이 그보다 조금 더 나중 시대(z≈0.7) 무거운 은하 9개를 들여다보니, 정작 작은 별 비율이 훨씬 높았습니다. 가장 나이 많은 은하 두 곳은 실제 질량이 기존 추정치보다 3~4배나 더 컸고요. 첫 세대는 거인들이었는데, 바로 다음 세대에선 완전히 반대 그림이 나온 셈이죠. 왜 이런 결과가 나왔는지, 눈에 안 보이는 작은 별들 존재를 대체 어떻게 알아냈는지까지 정리해뒀습니다.

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여러분은 우주 첫 세대가 거인별이었다는 쪽이 더 신기하세요, 아니면 바로 다음 세대가 정반대로 작은 별 위주였다는 쪽이 더 신기하세요?