워프 유무 따라 위성은하 편향성 확인…헤일로 축과 거대구조 필라멘트 정렬로 거시·미시 연결성 증거 제시
세종대학교 지웅배 교수팀이 은하 원반의 뒤틀림(워프)과 주변 위성은하의 공간 분포를 이용해 암흑물질 헤일로의 비대칭성이 워프 형성에 미치는 중력적 영향을 통계적으로 규명하고, 거대구조와 은하 국지 진화의 연계를 의미하는 ‘글로컬’ 효과를 관측적으로 제시했다고 5일(미국천체물리학회지 게재) 밝혔다.
세종대학교 자유전공학부 지웅배 교수 연구진은 영국 옥스퍼드대와 연세대 공동연구와 함께, 관측이 직접 불가능한 암흑물질 헤일로의 형태와 방향성이 은하 원반의 기하학적 변형과 위성은하 분포에 남기는 신호를 체계적으로 분석했다.
연구는 워프 은하군과 비워프(대조군)을 정교하게 비교해, 워프를 가진 은하 주변의 위성은하 분포가 대조군에 비해 뚜렷한 방향성 편향을 보인다는 통계적 결과를 도출했다.
연구팀은 이를 비구형·비대칭 헤일로가 원반에 비등방 중력을 가해 워프를 유발한다는 가설을 뒷받침하는 가장 직접적인 관측 근거로 해석했다.
더 나아가 헤일로의 장축 방향이 인접한 우주 거대구조의 필라멘트와 정렬되는 방식이 워프 형태와 상관관계를 보였는데, S형 워프 은하는 필라멘트와 거의 나란히 정렬된 헤일로를, U형 워프 은하는 필라멘트에 대해 거의 수직으로 정렬된 헤일로를 갖는 경향을 확인했다.
이 결과는 수십만 광년 규모의 은하 내 구조가 수십억 광년에 이르는 거대구조와 인과적으로 연결되는 경로—필라멘트(거시) → 헤일로(중간) → 워프·위성 분포(국지)—를 제시한다.
연구진은 직접 관측이 어려운 암흑물질의 형태·방향성을 위성은하 분포 및 원반 기하학으로 역추정하는 간접 측정 프레임을 구축함으로써, 암흑물질이 은하 형성·발달에 미치는 영향을 거시·미시를 잇는 관점에서 해석할 수 있는 단서를 제공했다고 설명했다.
이번 연구 성과는 은하 외곽 구조 및 위성계 분포를 통해 암흑물질 성질과 우주 거대구조의 상호작용을 밝히는 관측적 접근의 유효성을 보여준다.
연구진은 후속 연구에서 더 큰 표본과 심층 시뮬레이션을 결합해 헤일로 비대칭의 기원과 시간적 발달 양상, 그리고 필라멘트 환경에 따른 은하 진화 차이를 정량적으로 규명할 계획이라고 밝혔다.