막심해(莫心海)
【정견뉴스】
2024년 5월 30일 스페이스닷컴(space.com) 보도에 따르면 웹 망원경(JWST)이 지금까지 알려진 최초이자 가장 먼 은하 중 두 개를 발견해 이전 기록을 경신했다. 가장 먼 은하인 JADES-GS-z14-0은 빅뱅 이후 약 3억 년 후의 모습으로, 이전 기록보다 최소 1억 년이상 더 오래되었다.
JADES-GS-z14-0만이 유일한 은하는 아니다. 이 은하는 다른 은하인 JADES-GS-z14-1과 함께 발견되었는데, 이 은하는 지금까지 발견된 두 번째로 먼 것이다.
2023년 10월과 2024년 1월에 각각 발표된 두 가지 발견은 웹 망원경의 첨단 심층 외은하 조사(JADES Advanced Deep Extragalactic Survey) 프로그램이 추진하는 우주의 여명에 대한 지속적인 조사의 최신 발전이다. JADES는 138억 년 전 초기 우주에서 원시 은하에서 별, 가스, 블랙홀이 어떻게 진화했는지에 대한 중요한 통찰력을 제공해준다.
“이 은하들은 우주 역사의 처음 5억 년 동안 적지만 점점 늘어나는 은하군에 가입했는데 우리가 진정으로 탐구하고자 하는 것은 이들 은하의 항성군 및 그 내부 화학원소의 독특한 방식입니다.”라고 카블리 우주론 연구소의 프란세스코 디유제니오(Francesco D’Eugenio) 박사는 설명한다.
JADES-GS-z14-0의 놀라운 점은 얼마나 멀리 떨어져 있는지 뿐만 아니라 얼마나 일찍 존재했는가다. 이 ‘우주 여명’ 은하는 폭이 약 1,600광년인데 그 크기와 밝기가 사람을 놀라게 한다.
“이 은하의 크기는 대부분의 빛이 은하 중심의 초대질량 블랙홀에 떨어지는 물질에 의해 생성되는 것이 아니라 수많은 젊은 별에 의해 생성된다는 것을 분명히 보여줍니다. 때문에 은하가 훨씬 작게 보입니다.”
JADES-GS-z14-0의 극도의 밝기와 그 광도가 어린 별들에 의해 주도된다는 사실은 이 은하가 초기 우주에서 거대한 은하가 급속히 형성되었다는 가장 놀라운 증거가 된다.
JADES 팀의 일원이자 캘리포니아 대학 산타크루즈 연구원 벤 존슨은 JADES-GS-z14-0이 초기 우주의 은하 형성이 매우 빠르고 격렬했음을 보여준다고 덧붙였다.
“앞으로 웹 망원경을 사용하면 우주가 더 젊을 때부터 이런 은하계를 더 많이 발견할 수 있을 것입니다.”라고 그는 말했다. “이것은 은하계가 어떻게 시작되는지 연구할 수 있는 아주 좋은 기회입니다.“
웹 망원경은 장비, 특히 주 영상 장치인 근적외선 카메라(NIRCam)의 높은 적외선 감도로 인해 초기 은하를 관찰하는 데 탁월하다.
이 우주 여명 은하의 빛은 우리 은하 근처 은하의 빛과 비슷하게 다양한 파장을 가지고 있다. 수십억 광년을 여행한 후, 이 빛은 전자기 스펙트럼의 근적외선 및 적외선 영역에서 저에너지 긴 파장의 빛이 됩니다.
우주의 구조 자체가 팽창하고 있으며, 빛이 우주를 통과하면서 파장도 길어진다. 이로 인해 빛이 전자기 스펙트럼의 빨간색 끝으로 “이동”하는데 이런 현상을 ‘적색 편이’라고 한다.
거리가 더 먼 은하들은 빛이 우리에게 도달하기 전에 더 많은 공간을 통과해야 하므로(우주 팽창에 따라 공간이 늘어난다), 그 빛은 더 많은 적색편이를 보인다. JADES-GS-z14-0의 적색편이는 z = 14.32인 반면, 이전의 가장 먼 은하인 JADES-GS-z13-0은 z = 13.2의 적색편이를 가지며, 이는 빅뱅 이후 4억 년 정도에 존재했음을 의미한다. 새로 발견된 은하가 분명히 기록을 깼고 약 1억 년 정도 시간을 거슬러 올라간다.
JADES 팀의 일원인 스테파노 카르니아니는 “JADES-GS-z14-0은 이제 이 현상의 프로토타입이 되었습니다”라고 말했다. “우주가 불과 3억 년 만에 이런 은하를 형성할 수 있다는 것은 놀라운 일입니다.”
또 다른 놀라움은 JADES-GS-z14-0에서 산소가 발견되었다는 것이다. 별은 일생 동안 수소와 헬륨보다 무거운 원소를 형성하며, 이 원소는 별이 폭발할 때 은하계 전체에 흩어진다. JADES-GS-z14-0에서 산소가 관찰된 것은 이 초기 은하에서 최소한 한 세대의 별이 탄생했다 죽었음을 의미한다.
“이러한 모든 관찰은 JADES-GS-z14-0이 이론적 모델과 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 아주 초기 우주에 존재할 것으로 예측되는 유형의 은하가 아님을 말해줍니다.”라고 스튜어트 천문대와 애리조나 대학의 JADES 연구원 제이큰 헬튼은 말했다. “관찰된 광원의 밝기를 기반으로 우리는 우주 시간에 걸쳐 그것이 어떻게 성장할 것인지 예측할 수 있으며 지금까지 우리 조사에서 관찰된 수백 개의 심한 적색편이 은하 중에서 적합한 유사점을 찾지 못했습니다.”
헬튼은 웹 망원경이 JADES-GS-z14-0을 검색한 상대적으로 작은 하늘 영역을 고려할 때 그 발견은 초기 우주에서 볼 수 있는 밝은 은하의 예상 수에 큰 영향을 미친다고 덧붙였다.
“제임스 웹 우주 망원경을 사용해서 천문학자들이 항후 10년, 어쩌면 그보다 더 먼저 이런 밝은 은하들을 많이 발견할 가능성이 높습니다.” “우리는 우주 여명 시기에 아주 다양한 은하들이 존재한 것을 보게 되어 기쁩니다.“
자료출처: https://www.space.com/james-webb-space-telescope-two-oldest-most-distant-galaxies
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/290779