루빈 천문대, 우리은하 위성 2개 동시 발견…지구서 35만 광년

예비 관측 데이터로 왜소은하 '물병자리 IV'·성단 'Rubin-GC1' 동시 확인…현재까지 알려진 위성은하 65개, 수백 개 더 있을 가능성

칠레에 위치한 천문대가 시험 가동 관측 자료를 분석해 우리은하 주변을 도는 초저광도 왜소은하와 성단을 동시에 발견했다. (AI 생성 이미지)

칠레의 베라 C. 루빈 천문대가 우리은하 주변을 도는 초저광도 위성 천체 2개를 예비 관측 데이터만으로 동시에 발견했다.

루빈 천문대의 공식 가동 전 테스트 데이터를 분석한 결과, 지구에서 약 35만 5000광년 떨어진 왜소은하 '물병자리 IV(Aquarius IV)'와 우리은하 반대편 먼지 구름 속에 가려져 있던 성단 'Rubin-GC1'이 확인됐다.

두 연구에 활용된 데이터는 2025년 4월부터 2026년 1월 사이에 수집된 루빈 천문대 예비 데이터(EDP2)로, 전체 밤하늘의 약 7%를 덮는 분량이었다. 밤하늘의 극히 일부만 들여다본 결과가 위성 천체 2개 발견으로 이어진 것이다.

현재까지 우리은하의 위성은하로 알려진 것은 약 65개에 불과하지만, 수백 개가 더 존재할 가능성이 제기돼 왔다. 초저광도 왜소은하는 알려진 은하 중 가장 어둡고 화학적으로 덜 진화한 천체로, 극도로 낮은 밝기와 퍼진 별 분포 때문에 우리은하 주변에 있어도 탐지가 어렵다.

물병자리 IV는 이번 두 발견 중 더 주목받는 천체다. 루빈 천문대 데이터에서 약 8시그마 유의도로 검출됐고, 칠레 세로 톨롤로 천문대의 암흑에너지 카메라 기록에서도 약 6시그마 유의도로 독립 확인됐다. 이 천체의 별 집단은 약 130억 년 된 고대 저금속 항성 등시선과 일치하며, 특성은 가장 작고 어두운 초저광도 왜소은하들과 매우 유사하다. 다만 구상성단일 가능성도 완전히 배제되지는 않는다.

연구진은 물병자리 IV의 반지름이 우리은하 구상성단 대부분보다 크다는 점에서 진짜 왜소은하일 가능성이 높다고 보고 있다. 다만 루빈 EDP2에서 포착된 구성원 별의 수가 적어, 물병자리 IV의 특성과 분류를 더 높은 신뢰도로 확정하려면 심층 촬영과 분광 관측이 필요하다.

예일대 천문학 대학원생으로 물병자리 IV 연구의 제1저자인 연구진은 "이번 발견들이 루빈의 시작에 불과하다는 점이 특히 흥미롭다"고 밝혔다. Rubin-GC1 연구는 국제학술지 The Astrophysical Journal Letters에 게재 승인을 받았다. 물병자리 IV 연구는 학술지 Research Notes of the AAS에 발표됐다.

루빈 천문대는 올해 6월 10년간의 '시공간 유산 탐사(LSST)'를 공식 시작했으며, 우리은하 헤일로를 지도화해 숨겨진 위성은하와 별 흐름 등 세부 구조를 찾아내는 것을 주요 임무로 삼고 있다.

연구진은 루빈의 탐지 감도가 계속 높아지면 물병자리 IV와 유사한 천체를 같은 탐색 방식으로 85% 이상의 효율로 발견할 수 있을 것으로 추산했다. 전체 밤하늘 관측이 누적될수록 우리은하 주변 위성은하의 목록은 빠르게 늘어날 가능성이 있다.