우주론의 오랜 난제 중 하나 해결에 실마리를 제공할 획기적인 발견이 이루어졌다. 천문학자들은 샤플리 초은하단 내 네 개의 은하단을 잇는 거대한 초고온 가스 실(필라멘트)을 확인했다.
이 필라멘트는 정교한 X선 관측과 AI 분석 기법의 결합으로 탐지됐다. 온도는 섭씨 1,000만 도를 넘고, 질량은 우리 은하수의 약 10배에 달한다. 이 구조는 초은하단을 대각선으로 가로지르며, 길이는 2,300만 광년(720만 파섹)으로, 이는 은하수를 약 230번 나란히 놓은 거리와 맞먹는다.
이번 발견이 특히 중요한 이유는, 우주의 '실종된 물질' 일부를 설명할 수 있기 때문이다. 우주론 모델에 따르면, 근처 우주에 존재하는 정상 물질의 약 3분의 1이 아직 탐지되지 않았다. 과학자들은 이 실종 물질이 우주의 밀집 영역을 연결하는 긴 가스 필라멘트에 존재할 것이라 예측해왔다.
연구를 이끈 콘스탄티노스 미그카스(Konstantinos Migkas)는 “이번이 개별, 오염 없는 순수 온-고온 성간매질(Warm-Hot Intergalactic Medium)의 X선 분광 검출로는 최초”라며, 연구 결과를 2025년 6월 19일 Astronomy & Astrophysics에 발표했다.
연구진은 ESA의 XMM-Newton과 JAXA의 Suzaku 등 두 대의 X선 우주망원경 관측을 결합하는 새로운 방식을 도입했다. Suzaku는 넓은 영역에 걸친 필라멘트의 희미한 X선 방출을 포착했고, XMM-Newton은 필라멘트 내 초대질량 블랙홀 등 오염 X선원을 정밀하게 식별·제거했다. 복잡한 데이터를 처리하는 데에는 첨단 AI 알고리즘이 핵심 역할을 했다. AI는 배경 잡음에서 필라멘트 신호를 분리하고, 사람이 수작업으로는 찾을 수 없는 패턴을 식별해냈다.
센타우루스자리 방향에 위치한 샤플리 초은하단은 인근 우주에서 가장 거대한 구조 중 하나로, 8,000개 이상의 은하를 포함한다. 이번에 발견된 필라멘트는 이 초은하단 내 두 쌍의 은하단(A3530/32와 A3528-N/S)을 연결한다.
이번 성과는 실종 물질 문제 해결에 기여할 뿐 아니라, 우주 구조의 뼈대를 이루는 '코스믹 웹'에 대한 수십 년간의 이론과 시뮬레이션을 실증한다. 또한, 인공지능이 천문학 연구에서 점점 더 중요한 역할을 하며, 기존 관측법으로는 볼 수 없던 현상까지 탐지·분석할 수 있게 해주고 있음을 보여준다.