미 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 국제 공동 연구진이 우주 탄생 후 불과 7억3000만 년 만에 발생한 초신성 폭발을 포착했다. 

NASA는 지난 9일(현지시간), 약 130억 년 전 별의 폭발로 발생한 감마선 폭발(GRB)을 관측하는 데 성공했다고 발표했다. 웹 망원경은 이 초신성이 속한 모(母)은하까지 직접 확인하며 관측 성과의 완성도를 높였다.

감마선 폭발은 매우 드문 현상이다. 몇 초 동안 지속되는 폭발은 두 개의 중성자별, 또는 중성자별과 블랙홀의 충돌로 인해 발생할 수 있다. 약 10초 동안 지속되는 이번 폭발처럼 더 긴 폭발은 거대한 별의 폭발적인 죽음과 자주 연관된다고 NASA는 설명했다.

이번 기록은 기존 최고령 초신성 관측 기록이던 우주 나이 18억 년 시점을 10억 년 이상 앞당긴 성과다. 인류가 직접 관측한 초신성 가운데 가장 오래된 천체로 공식 기록될 전망이다.

NASA는 해당 감마선 폭발이 관측 영상의 중앙 확대 영역에 붉은 점 형태로 포착됐다고 설명했다. 

공동 연구진인 앤드루 레번(네덜란드 네이메헌 라드바우드 대학교와 영국 워릭 대학교의 교수) 박사는 "우주의 나이가 지금의 5% 수준이던 시기에도 개별 별을 직접 관측할 수 있음을 입증한 사례"라며 "지난 50년간 첫 10억 년 이내 시기를 포착한 감마선 폭발은 극히 드문데, 이번 사례는 그중에서도 특히 희귀하다"고 평가했다.

해당 연구는 최근 국제학술지 '천문학 및 천체물리학 저널'에 두 편의 새로운 논문으로 게재됐다. 

감마선 폭발은 일반적으로 몇 초에서 몇 분 동안 지속되는 반면, 초신성은 몇 주에 걸쳐 빠르게 밝아진 후 천천히 어두워진다. 이와 대조적으로, 이 초신성은 몇 달에 걸쳐 밝아졌다. 우주 역사 초기에 폭발했기 때문에, 수십억 년에 걸쳐 우주가 팽창하면서 그 빛도 늘어난 것이다.

추가 분석 결과, 이번 약 130억 년 전 초신성은 현대 우주에서 관측되는 초신성과 물리적 특성이 거의 동일한 것으로 확인됐다. 초기 우주의 별들은 중원소 함량이 적고, 질량이 크며, 수명이 짧았을 것으로 예상돼 폭발 양상에도 큰 차이가 있을 것이라는 기존 가설과는 다른 결과다. 

연구에 참여한 나이얼 탠비어 박사는 "선입견 없이 접근했는데, 웹 망원경은 이 초신성이 오늘날의 초신성과 놀라울 정도로 똑같다는 사실을 보여줬다"고 밝혔다.

이번 관측은 국제 관측망의 정교한 협업을 통해 17시간 만에 완성됐다. 먼저 NASA의 닐 게럴스 스위프트 관측소가 X선 위치를 포착했고, 스페인 카나리아 제도의 북유럽광학망원경이 초원거리 가능성을 제기했다. 이어 칠레의 유럽남방천문대 초대형망원경(VLT)이 빅뱅 이후 7억3000만 년 시점이라는 연령 추정에 성공했다.

연구진은 조기 우주의 감마선 폭발과 그 배후 은하를 추가로 관측하기 위해 웹 망원경의 추가 관측 시간도 배정받은 상태다. 레번 박사는 "초신성의 잔광은 해당 은하의 성분과 진화를 해독할 수 있는 일종의 '우주 지문' 역할을 하게 될 것"이라며 "초기 우주 은하 형성의 실체에 한 걸음 더 다가설 수 있을 것"이라고 전망했다.