이 교수는 구상성단내 화학조성의 이질성에 대한 기원을 밝혀 구상성단과 우리은하의 형성 과정을 규명하는 결정적인 단서를 제공해 천문학계의 주목을 받았다.
은하의 형성과 진화 과정을 밝히는 것은 현대 천문학에서 풀어야 할 가장 중요한 과제 중 하나지만, 아직까지 완전히 밝혀지지 않은 숙제로 남아있다.
특히 근거리 우주론 분야에서 수십만에서 수백만 개 이상의 아주 오래된 별들로 구성되어 있는 ‘구상성단’은 우주의 연대측정, 은하의 형성, 별의 진화 등을 연구하는데 중요한 역할을 해왔다. 현재까지 구상성단에 속한 별들은 초기 빅뱅이후 동일한 나이와 동일한 화학조성을 지닌 별들이라고 알려져 왔다.
그러나 1970년대부터 우리은하의 구상성단에 속한 별들이 원소함량의 이질성을 보인다는 사실이 발견되었는데, 일부 구상성단이 기존의 학설과는 달리 동일한 기원과 성질을 가진 별들로 구성되지 않았다는 사실은 그 근본적인 원인을 밝히지 못한 채 지난 30년 간 풀리지 않는 난제로 남아있었다.
이 교수는 구상성단의 중금속 함량을 측정하는 두 가지 방법의 장점만을 이용해, 기존 연구에서 거의 사용되지 않던 협대역 칼슘필터를 통해 소규모 망원경으로 구상성단의 거의 모든 구성별에 대한 정밀한 칼슘함량을 측정해냈다.
관측된 자료를 분석한 결과, 기존의 이론과는 달리 전체 구상성단의 50%이상의 별들이 매우 다양한 칼슘함량을 지닌 여러 종족의 별들로 구성되었다는 사실을 확인하였다. 이러한 결과는 결국 구상 성단의 별들이 기원이 다른 다양한 중원소 함량을 가진 물질로부터 여러 세대에 걸친 화학적 진화과정을 통해 생성되었음을 의미한다.
즉 현재 우리은하에 존재하는 대부분의 구상성단은 우리은하 내부에서 형성된 것이 아니라, 왜소은하 규모의 천체가 우리은하에 붙잡혀 병합되는 과정 중에서 왜소은하의 중심핵만 남아있는 것임을 강력히 시사하며, 이는 현재 학계에서 받아들여지고 있는 우주론적 계층 합병 은하 형성 모형에 부합한다.
이 교수의 연구결과는 구상성단에 대한 일반인들의 인식과 기존 학계의 이론을 완전히 바꿀 수 있는 중요한 것으로, 지금까지 교과서에 기술된 것과 달리, 많은 수의 구상성단의 기원이 우리은하가 아닌 외부은하로부터 형성되었음을 밝혀 구상성단과 우리은하 형성 과정을 규명하는 결정적 단서를 제공했다.
연구결과는 학문적 가치 이외에도, 순수 국내 천문학자의 힘으로 이루어낸 결과라는 점에서 더 큰 의미를 부여할 수 있다. 이 연구결과는 세계적 과학전문지 네이처(2009년 11월 26일)에 주요 논문으로 선정되어 이 분야 최고 권위자의 해설기사와 함께 발표된 바 있다.
이 교수는 “이번 연구성과를 기반으로 지난해 6월 아시아기관 소속 학자로서는 처음으로 NASA의 허블우주망원경(HST) 관측시간을 배정받는 쾌거를 이루어냈다”며 “허블우주망원경을 이용한 후속연구 등을 통해 우리 천문학을 세계 최고 수준으로 이끄는데 최선의 노력을 다하겠다”고 수상 소감을 밝혔다.
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