젊은 은하가 기존 이론보다 훨씬 빠르게 강력한 자기장을 형성한 원인이 은하 생성 과정에서의 '중력 붕괴' 때문이라는 연구 결과가 나왔다.
인도 국제이론과학센터(ICTS) 연구팀은 이 같은 내용을 담은 논문을 물리학 학술지 '피지컬 리뷰 레터스'에 발표했다고 과학 전문 매체 유레카얼러트가 18일(현지시간) 보도했다. 기존 '다이너모 이론'에 따르면 은하가 수천 광년에 걸친 자기장을 형성하려면 수십억년이 걸리지만, 실제 관측 결과는 이보다 훨씬 짧았다.
연구팀은 은하가 형성되는 초기 단계, 즉 거대한 플라스마 구름이 중력에 의해 붕괴하는 과정에 주목했다. 논문 제1 저자인 이르샤드 ICTS 연구원은 "은하가 형성될 때 중력 자체가 플라스마를 휘저어 자기장을 증폭시킬 수 있다"고 설명했다.
연구팀의 계산에 따르면, 중력 붕괴 과정에서 플라스마의 난류 흐름이 변하며 자기장 성장 속도가 가속화된다. 특히 플라스마 소용돌이의 '회전율'이 붕괴에 따라 증가하면서 자기장이 '초지수적'으로 급성장하는 것으로 나타났다.
이를 통해 형성된 자기장은 표준 다이너모 이론으로 예측한 것보다 훨씬 강력했다. 연구팀은 이번 연구에서 우주의 팽창 효과를 흡수하는 수학적 틀인 '초공동좌표계'를 활용해 계산을 단순화했다.
이번 연구는 강력하고 정렬된 자기장이 우주 역사 초기에 예상보다 일찍 등장했을 가능성을 시사한다. 이는 자기장이 기존 생각보다 더 오랜 기간 우주의 진화에 영향을 미쳤을 수 있음을 의미한다.