우주에서 가장 큰 구조물인 '헤라클레스-코로나 보리알리스 장성' 내부에 속해 있는 2개의 나선형 우주 NGC 6050, IC 1179가 충돌해 합쳐지고 있다. 허블 우주망원경이 2008년 포착한 이미지다. / NASA, ESA, Hubble Heritage

거대한 우주에서도 가장 큰 구조물은 우리은하 폭의 10만배에 해당하는 크기라는 주장이 제기됐다. 

국제 천체물리학자들이 '감마선 폭발(GRBs)'을 이용해 우주 최대 구조인 '헤라클레스-코로나 보리알리스 거대벽(HerCrbGW, 헤라클레스-북쪽왕관자리 거대벽/장성)'이 이전 추정보다 더 클 가능성을 제시했다. 새로운 크기 추정은 표준우주론 모델에 새로운 의문을 던진다고 과학매체 기즈모도가 최근 보도했다.

헝가리-미국 공동 연구팀은 542개의 감마선 폭발 데이터를 분석해 HerCrbGW가 적색편이(Redshift, z) 0.33에서 2.43 사이의 범위에 걸쳐 있음을 밝혀냈다. 적색편이 값이 클수록 천체는 더 멀리 떨어져 있으며, 우주 팽창으로 인해 우리로부터 더 빠른 속도로 후퇴한다. 이는 상상하기 어려울 정도로 광대한 시공간적 규모를 나타내며, 연구팀은 이러한 분포가 단순한 통계적 오류나 관측 편향이 아님을 확인했다.

2013년에 발견된 HerCrbGW의 크기는 이전 최대 구조였던 '슬론 거대 벽(SGW, 약 13억 광년 길이)'을 훨씬 능가한다. 이번 연구 결과에 따르면, HerCrbGW의 추정 크기는 가로 약 100억 광년, 세로 약 72억 광년에 달하며, 두께 또한 거의 10억 광년이다. 우리은하의 크기(약 10만 광년)나 가장 가까운 이웃 은하인 안드로메다 은하까지의 거리(약 200만 광년)와 비교해 보면 그 거대한 규모를 짐작할 수 있다. 

표준 우주론 원칙에 따르면 우주는 대규모에서 균질해야 하며, 거대 구조물의 크기 상한선은 약 12억 광년으로 여겨진다. 그러나 HerCrbGW는 이보다 훨씬 커서 '슬론 거대 벽'과 거대 퀘이사 그룹조차 장난감처럼 보이게 만든다. 동일한 지역의 별자리 이름을 딴 HerCrbGW는 약 100억 광년에 걸친 은하군과 은하단의 필라멘트다.

HerCrbGW는 단순히 감마선 폭발이 집중된 지역이 아니라, 은하, 별, 암흑물질이 중력으로 묶인 고밀도 영역일 가능성이 크다. 감마선 폭발은 너무 멀거나 가려져서 일반적인 은하 관측으로는 상세한 별 형성 정보를 얻기 어려운 환경에서도, 강력한 빛을 통해 그 존재와 위치를 알려줌으로써 초기 우주나 특이한 은하에서의 별 형성 과정을 연구하는 데 매우 효과적인 도구가 될 수 있다.

새로운 연구 결과가 옳다면, 우주에서 거대한 구조물이 형성될 수 있다. 이는 기존의 우주론 원리에 대한 조정 필요성을 제기한다. 동시에 우주의 진화에 대한 우리의 근본적인 이해가 부족하다는 뜻이기도 하다.

감마선 폭발은 우주의 가장 먼 곳에서 발생하는 화려하고 불가사의한 에너지 폭발로, 먼 거리에서도 관측 가능한 이상적인 우주 표지판 역할을 한다. 천문학자들은 이 폭발들이 하늘의 특정 영역에 집중되어 있는 현상을 통해 거대 구조의 존재를 파악한다.

아직 동료 검토를 거치지 않은 이 연구는 사전출판 서버인 아카이브(arXiv)에 사전 공개됐다. 이번 연구 결과는 우리가 우주의 거대한 규모 앞에서 얼마나 작은 존재인지 다시 한번 상기시키고, 우주론적 이해에 대한 새로운 논의를 촉발할 것으로 보인다.