옆에서 바라본 우리 은하수 상상도. / ESA, Gaia, DPAC, Stefan Payne-Wardenaar

독일 막스플랑크천문학연구소의 천문학자들이 우리 은하의 '우주 먼지(cosmic dust)'에 대한 상세한 3차원 지도를 완성했다. 과학매체 기즈모도에 따르면, 이 지도는 유럽 우주국 ESA의 가이아(GAIA) 임무에서 얻은 1억3000만 개의 스펙트럼을 활용해 먼지의 특성을 분석한 것이다. 

우주 먼지는 별 사이의 공간에 떠 있는 미세한 고체 입자로, 주로 탄소, 규소, 산소 등으로 구성된다. 이 먼지는 빛을 흡수하거나 산란시켜 천체 관측을 방해한다.

2013년 발사된 가이아 임무는 우리 은하수를 3차원으로 정밀하게 지도화하는 것을 목표로 하는 우주 망원경 프로젝트다.

3D 지도는 먼지 구름이 빛을 가장 많이 차단하는 곳과 입자 물질로 인한 빛의 소멸이 적은 영역을 보여준다. 소멸은 먼지가 빛을 차단하거나 방향을 바꿔 별빛이 약해지는 현상이다. 먼지는 별과 천체를 왜곡해 더 붉고 희미하게 보이게 한다. 이는 소멸 현상으로, 먼지 입자가 배경 빛을 흡수하고 산란시킨다.

이같은 연구를 3월 13일 '사이언스(Science)'에 발표한 연구팀은 2022년 가이아 임무의 2억2000만 개 스펙트럼 중 1억3000만 개를 선별했다. 인공지능(AI)의 한 형태인 신경망을 훈련시켜 별 그룹과 먼지 속성을 기반으로 스펙트럼을 생성했다.

태양으로부터 8000광년 떨어진 곳까지의 먼지로 인해 발생하는 빛의 소멸 곡선 시각화. / MPIA

이 시각화는 태양 주변 8000광년 내 소멸 곡선을 나타낸다. 소멸 곡선은 파장에 따른 빛의 차단 정도를 그래프로 표현한 것이다. 빨간색은 소멸이 파장에 크게 의존하는 지역이고, 파란색은 의존도가 낮은 곳이다.

회색 윤곽선은 먼지 밀도가 높은 영역을 표시한다. 3D 지도는 먼지 밀도가 높은 곳에서 소멸 곡선이 예상보다 가파르다는 점을 밝혔다. 연구원들은 이를 탄화수소(탄소와 수소 화합물)의 영향으로 보고 더 많은 관측을 계획한다.

가이아는 2014년부터 2025년까지 은하수에 대한 3조 개 이상의 관측 데이터를 수집했다. 이후 우주선은 퇴역했다. 이 데이터는 은하의 모습을 재구성하고, 블랙홀 연구에도 기여했다. 2022년에는 지구에서 가장 가까운 블랙홀을, 2024년에는 가장 무거운 '항성질량 블랙홀(별이 초신성 폭발 후 붕괴하며 형성된 블랙홀)'을 발견했다.