How big is 헤라클레스자리-북쪽왕관자리 장성?

헤라클레스자리-북쪽왕관자리 장성은 먼 우주에 있는 거대한 구조로, 2014년에 제안되었지만 다른 연구자들은 이 구조가 존재하는지 의심한다. 발견자들은 이 구조가 2,000~3,000메가파섹, 즉 약 65억~98억 광년에 걸쳐 있다고 추정한다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이다. 1메가파섹은 약 326만 광년이다. 위에 표시된 크기인 약 95억 광년은 이 범위의 위쪽 끝에 가깝다.

크기

이 구조는 감마선 폭발의 분포에서 발견되었다. 감마선 폭발은 알려진 가장 에너지가 큰 폭발이다. 감마선 폭발은 먼 은하에서 일어나는 무거운 별의 죽음에서 비롯되므로, 은하와 보통 물질이 어디에 있는지를 나타낸다. 천문학자들은 폭발까지의 거리를 적색편이로 알아낸다. 적색편이는 폭발에서 나온 빛을 우주 팽창이 얼마나 늘였는지를 나타내는 척도이다.

2014년에 이슈트반 호르바트(István Horváth), 존 하킬라(Jon Hakkila), 졸트 보고이(Zsolt Bagoly)는 적색편이가 알려진 폭발 283개를 거리에 따라 9개 집단으로 나누었다. 적색편이가 1.6~2.1인 집단에서는 폭발 31개 중 14개가 하늘의 약 8분의 1에 몰려 있었다. 폭발 361개를 사용한 2015년 연구에서도 같은 무리가 나타났다. 이 무리는 헤라클레스자리와 북쪽왕관자리 전체를 덮으며, 이 구조를 흔히 부르는 이름은 이 두 별자리에서 따온 것이다.

여기서 크기는 하늘에서 본 이 구조의 너비이며, 2,000~3,000메가파섹은 65억~98억 광년이다. 시선 방향으로의 깊이는 잘 알려져 있지 않다. 이 영역에서 온 빛은 약 100억 년 전에 출발했으며, 그때 우주의 나이는 약 30억~40억 년이었다.

크기 비교

지름이 약 10만 광년인 우리 은하를 농구공 크기로 줄인다면, 이 구조는 너비가 약 16~23킬로미터일 것이다.
우리 은하의 원반 약 65,000~98,000개를 옆으로 나란히 늘어놓으면 이 구조의 너비 안에 들어간다.
이 구조의 길이는, 우리 은하를 포함한 은하단들의 띠로 길이가 약 10억 광년인 물고기자리-고래자리 복합 초은하단의 약 7~10배일 것이다.
이 구조의 길이는 슬론 장성의 5~7배일 것이다. 슬론 장성은 길이가 13억 7000만 광년인 은하의 띠로, 2005년에는 관측된 구조 중 가장 큰 것으로 불렸다.
지름이 약 930억 광년인 관측 가능한 우주는 이 구조 너비의 10~14배이다.

존재에 대한 의문

이 주장은 논란이 되고 있다. 우주 망원경 세 대로 관측한 폭발을 분석한 2016년 연구에서는 폭발이 적색편이에 따라 무리를 이룬다는 증거가 거의 나오지 않았다. 또 망원경은 하늘의 일부 구역을 다른 구역보다 더 자주 관측하는데, 이 때문에 폭발이 실제로는 무리를 이루지 않는데도 무리를 이룬 것처럼 보일 수 있다.

2020년 연구에서는 아무 구조도 없는 모의 하늘을 많이 만들어 원래의 검정을 적용했고, 실제 무리만큼 강한 무리가 자주 나타났다. 더 새로운 자료를 썼을 때 이 무리의 유의성은 더욱 낮아 보였다. 이 연구는 장성의 존재를 “기껏해야 의심스러운 것으로 다루어야 한다”고 결론지었다.

발견자들은 여전히 이 무리가 실재한다고 주장한다. 2020년에 이들은 이 구조가 우주에서 가장 큰 구조일 수도 있지만, 이를 판가름하려면 THESEUS 위성 같은 미래의 탐사 임무가 필요하다고 썼다.

크기가 중요한 이유

우주론 학자들은 우주가 가장 큰 규모에서는 매끄럽게 보이며, 수백 메가파섹보다 큰 구조는 없을 것으로 예상한다. 2015년 논문은 이 장성이 구조가 끝난다고 생각되어 온 약 100메가파섹보다 훨씬 클 것이라고 지적했다. 2020년의 비판 논문은 예상되는 가장 큰 구조의 크기를 약 260메가파섹으로 제시한다.

발견자들은 또 매우 큰 구조가 몇 개쯤은 우연히 생길 수 있다고 지적했다. 이들은 이 장성이 같은 방향을 따라 늘어선 더 작은 구조들의 집합일 수도 있다고 덧붙였다.