현재 널리 받아들여지는 표준적인 빅뱅 이론과 우주의 진화 이론에 의하면 우주가 양자적 요동 (Quantum Fluctuation) 에서 발생했다고 보고 있습니다. 작은 점에서 시작된 우주는 상상할 수 없는 높은 밀도와 에너지에서 시작했지만 급격히 팽창기를 거치면서 점차 온도가 내려가게되었고 우리가 아는 소립자와 원자들이 형성되게 되었습니다.
아마도 대략 빅뱅 이후 대략 40만년 (38만년 정도) 후 원자핵 - 당시엔 주로 수소와 헬륨 - 과 전자가 결합이 가능할 정도로 온도가 떨어져 이 때부터 빛이 직진이 가능해지는 우주의 맑게 갬 이 발생했을 것입니다. 다만 이 시기에는 별이 하나도 없어서 사실 우주는 암흑 시대 (Dark age) 였습니다. 이후 점차 중력에 의해 물질들이 뭉쳐서 빅뱅 이후 4억년이 지난 후에야 최초의 별이 생성되고 그 후 수억년이 지난 후에야 은하들이 생겨났다고 보고 있습니다.
최초의 은하가 생성된 시점을 정확히 알기는 어렵지만 최근에 들어 관측 기술의 발달로 아주 초창기 우주에서 발생한 은하들이 망원경에 포착되고 있습니다. 과학자들은 아주 먼 은하를 관측해서 적색 편이를 통해 은하의 거리를 알 수 있으며 빛이 속도가 일정하기 때문에 거리를 알면 관측된 은하의 나이도 알 수 있습니다.
예를 들어 100 억 광년 떨어진 은하를 관측했다면 우리는 100 억년전의 은하를 관측한 셈이고 이 은하의 나이가 적어도 100 억년 보다는 더 되었을 것으로 추정할 수 있습니다.
현재까지 관측된 가장 먼 은하는 2011 년 1월에 발견된 UDFj-39546284 으로 허블 우주 망원경의 허블 울트라 딥 필드 (Hubble Ultra Deep Field) 에서 발견된 것입니다. 이 은하의 적색 편이 (red shift)는 최대 10.3 으로 추정되는 거리는 132억 광년 입니다. 아마도 이 은하는 빅뱅 이후 4억 8천만년 지난 시점에서 현재 관측되는 모습으로 형성된 것으로 보입니다. 물론 워낙 멀리 떨어진 물체이기 때문에 허블 우주 망원경의 최대 해상도로도 작은 점으로 보입니다.
( 사각형 안의 작은 점이 UDFj-39546284 임 The most distant Object in the Universe as of 27 January 2011. It is a Galaxy called UDFj-39546284 and has a redshift of z~10. This file is in the public domain because it was created by NASA. )
이 천체가 허블 우주 망원경으로 찾을 수 있는 가장 멀리 떨어진 은하이긴 하지만 향후 제임스 웹 우주 망원경이 발사되면 이보더 더 오래된 은하도 찾을 수 있을 지 모릅니다. 다만 아마도 가장 최초의 은하라도 빅뱅 보다 이전일 순 없기 때문에 그 기록이 크게 단축되진 않을 것 같습니다.
제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주망원경이나 다른 지상 망원경 보다 더 우주의 끝에 가까운 영상을 얻을 수 있고 더 중요하게는 더 선명한 영상을 얻을 수 있기 때문에 우리는 초기 은하가 어떻게 형성되었는지에 대해서 더 자세히 알게 될 것으로 기대됩니다.
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