본 연구는 제임스 웹 우주망원경이 제시한 초기 우주의 난제를 해결하고, 최근 초기 우주 관측 결과와 표준 우주론 간의 불일치 원인을 규명하고자 합니다.

지난 30여 년간 천문학 발전을 이끌었던 허블 우주망원경 시대가 저물고, 지구와 달 거리의 약 4배에 위치한 제임스 웹 우주망원경이 새로운 우주 관측의 눈으로 자리 잡았습니다. 총 13조 원의 예산이 투입된 세계 최고의 망원경인 제임스 웹 우주망원경의 주요 목표는 허블 우주망원경이 관측할 수 없었던 우주의 첫 세대 별과 은하를 탐사하는 것입니다. 2022년 7월 첫 관측 이후 현재까지, 제임스 웹 망원경은 약 1,000여 개의 초기 은하 후보를 발견하여 초기 우주에 대한 이해를 가속화하고 있습니다.

흥미롭게도, 이 망원경이 발견한 초기 은하들은 기존 표준 우주론으로 설명할 수 없는 공통된 특성을 가지고 있습니다. 예상과 달리, 질량이 약 10배에서 1,000배 더 큰 은하가 빈번히 발견되었으며, 이는 초기 은하의 성장이 표준 우주론의 계산보다 훨씬 빨랐음을 의미합니다. 이러한 예상 밖의 불일치를 해결하는 것은 우주를 전체적으로 이해하는 데 있어 매우 중요한 문제이며, 해결하지 못할 경우 기존 표준 우주론을 수정해야 할 것입니다.

제임스 웹 망원경은 우주를 이해하기 위한 인류의 중요한 공동 자산이며, 그 발견을 이해하는 것은 우리의 공통 과제입니다. 본 연구는 세계 최고 수준의 고해상도 우주론적 수치 계산을 통해 초기 은하의 형성과 진화를 구현함으로써, 제임스 웹 우주망원경이 제시한 최신 천문학의 난제를 해결하고자 합니다. 지금 이 순간에도 제임스 웹 망원경이 수집하는 초기 우주에 대한 데이터가 계속 축적되고 있어, 기존 우주론과의 차이가 점점 더 커지고 있습니다. 이러한 간극은 빠른 시일 내에 해결되지 않으면 천문학에서 오랜 난제로 남을 가능성이 있습니다.

< 본 연구팀이 수행한 우주론적 시뮬레이션을 통해 구현된 우주 초기 6억년 경의 초기 은하로 내부의 암흑물질과 바리온 분포 >