허블이 찾아낸 은하수 최초의 대형 충돌 흔적…11.8억 년 전 왜소은하 LKH

우리 은하의 ‘가계도’가 다시 쓰이고 있다. NASA의 허블 우주망원경 관측을 바탕으로 한 연구에서, 젊은 은하수가 약 118억 년 전 왜소은하를 흡수했다는 증거가 제시됐다. 연구진은 이 왜소은하의 선조 시스템을 **저에너지-크라켄-헤라클레스(Low-energy-Kraken-Heracles·LKH)**라고 부른다. 이번 발견으로 지금까지 확인된 우리 은하의 조립 역사는 이전보다 약 18억 년 더 과거로 거슬러 올라간다.

허블이 수십억 년 전의 충돌 장면을 직접 촬영한 것은 아니다. 대신 연구진은 충돌 뒤에도 남아 있는 별들의 ‘화석’, 즉 우리 은하 주변의 구상성단을 조사했다. 구상성단은 비슷한 시기에 태어난 수많은 별이 중력으로 단단히 묶인 집단으로, 모은하가 사라지거나 다른 은하에 흡수된 뒤에도 형성 당시의 흔적을 어느 정도 간직한다.

구상성단에서 발견된 세 번째 계열

구상성단은 은하의 고고학 기록과 비슷하다. 성단의 나이와 금속 함량, 현재 위치를 함께 살펴보면 별들이 원래 어떤 환경에서 태어났는지 추적할 수 있다.

다비데 마사리 연구팀은 우리 은하 안쪽에 분포한 구상성단들의 정밀한 특성을 비교했다. 그 결과 구상성단 집단에서 서로 다른 세 가지 나이·금속 함량 계열이 나타났다. 하나는 원래 우리 은하에서 형성된 별들의 집단과 연결되고, 또 하나는 잘 알려진 가이아-엔셀라두스 충돌과 관련된다. 그 사이에는 기존 두 집단만으로는 설명하기 어려운 중간 계열이 있었다.

이 중간 계열이 이번 연구의 핵심 단서다. 연구진은 이 집단이 우리 은하가 형성된 뒤, 그리고 가이아-엔셀라두스 사건이 일어나기 전에 발생한 최소 한 차례의 추가 대형 병합을 반영한다고 해석했다. NASA는 허블 자료가 젊은 우리 은하와 LKH라는 왜소은하가 약 120억 년 전에 충돌·병합했다는 결정적 증거를 제공한다고 설명한다.

충돌은 언제 일어났나

연구 결과가 제시한 구체적인 시점은 약 118억 년 전이다. 제공된 연구 보고에 따르면 이 사건은 빅뱅 이후 약 15억 년이 지난 시점에 일어난 것으로 추정된다.

NASA의 공개 설명은 이를 반올림해 약 120억 년 전이라고 표현하며, 이번 발견이 우리 은하의 역사를 이전보다 18억 년 더 오래된 시점까지 확장했다고 밝혔다. 따라서 118억 년 전이라는 수치는 연구에서 제시한 세부 추정치이고, 120억 년 전은 NASA가 대중적으로 설명한 반올림 값으로 볼 수 있다.

LKH 병합은 가이아-소시지-엔셀라두스 사건보다 앞선다. 제공된 보고에서는 두 사건의 시간 차이를 약 18억 년으로 추정한다.

LKH는 어떤 은하였나

LKH는 현재 별과 구상성단의 일부가 우리 은하 안쪽에 편입된 왜소은하로 설명된다. 이 은하가 보유했던 별의 질량은 약 5억 태양질량으로 추정되며, 가이아-소시지-엔셀라두스의 추정 질량과 비슷한 규모다.

LKH라는 이름은 이전 연구에서 따로 논의돼 온 저에너지(low-energy) 구상성단 집단, 가상의 병합 은하 크라켄(Kraken), 그리고 우리 은하 내부 구조로 제안된 **헤라클레스(Heracles)**를 결합한 명칭이다. 이번 해석은 이들을 완전히 별개의 사건으로 보기보다 하나의 초기 유입 사건을 보여주는 구조로 연결한다.

다만 이 명칭은 연구 가설이 발전해 온 과정을 반영한다. 과거에는 저에너지 구상성단이 크라켄과 관련된 것으로 논의됐고, 다른 연구에서는 헤라클레스와 비슷한 구조가 제시됐다. 이번 연구는 이 흔적들을 LKH라는 하나의 선조 시스템으로 묶었다. 제공된 자료만으로는 과거 연구들 사이의 모든 세부 논쟁까지 확정적으로 설명하기는 어렵다.

우리 은하의 성장 순서가 달라진다

이번 결과를 바탕으로 그려지는 초기 우리 은하의 성장 과정은 대략 다음과 같다.

1. 원시적인 우리 은하가 형성되기 시작했다.
2. 약 118억 년 전 LKH가 우리 은하와 병합했다.
3. 그보다 약 18억 년 뒤 가이아-소시지-엔셀라두스가 합쳐졌다.

이 그림에서 은하수는 한 번에 완성된 은하가 아니다. 서로 다른 시기에 여러 은하와 충돌하고, 그 과정에서 별과 구상성단을 받아들이며 성장한 구조에 가깝다. 연구 요약에 따르면 LKH가 남긴 물질은 주로 우리 은하의 중심에 가까운 내부 영역에 쌓였다.

핵심은 허블이 충돌 자체가 아니라 충돌의 생존자를 찾아냈다는 점이다. 병합은 이미 수십억 년 전에 끝났지만, 당시 만들어진 별들의 나이와 금속 함량, 그리고 현재의 분포가 그 사건의 흔적으로 남아 있다.

앞으로 더 많은 고대 충돌이 발견될까

현재 가장 확실하게 뒷받침되는 결론은 허블의 구상성단 관측이 우리 은하와 LKH 사이의 초기 병합을 보여준다는 것이다. 반면 앞으로 고대 병합이 몇 건이나 추가로 발견될지까지는 아직 정해지지 않았다.

NASA의 **허블 미관측 구상성단 조사(Hubble Missing Globular Clusters Survey)**는 지금까지 허블이 관측하지 못한 우리 은하의 구상성단을 대상으로 나이와 거리 자료를 보완하고 있다. 은하 중심부나 헤일로에 있는 미탐사 성단까지 조사하면 우리 은하의 과거를 복원하는 작업이 더 정교해질 수 있다.

현재까지의 의미는 분명하다. 구상성단을 이용한 ‘은하 고고학’이 우리 은하의 대형 병합 역사를 약 118억 년 전까지 밀어 올렸다. 그 첫 장에는 약 5억 개 태양에 해당하는 별을 가진 왜소은하 LKH가 등장한다.