우주의 새벽을 되돌아보며 - 천문학자들은 지금까지 본 것 중 가장 희미한 은하를 확인합니다

우주의 새벽을 되돌아보며 - 천문학자들은 지금까지 본 것 중 가장 희미한 은하를 확인합니다

타임 스탬프 : 13 년 2023 월 10 일 오전 00:XNUMX

우리가 살고 있는 우주는 투명한 우주로, 별과 은하에서 나오는 빛은 맑고 어두운 배경을 배경으로 밝게 빛납니다. 그러나 이것이 항상 그런 것은 아닙니다. 초기에 우주는 초기 별과 은하에서 나오는 빛을 가리는 수소 원자 안개로 가득 차 있었습니다.

XNUMX세대 별과 은하계에서 나오는 강렬한 자외선이 수소 안개를 뚫고 타면서 오늘날 우리가 보는 우주로 변모한 것으로 생각됩니다. 이전 세대의 망원경은 이러한 초기 우주 물체를 연구할 수 있는 능력이 부족했지만 현재 천문학자들은 제임스 웹 우주 망원경빅뱅 직후에 형성된 별과 은하를 연구하는 의 뛰어난 기술.

나는 가장 먼 은하를 연구하는 천문학자 세계 최고의 지상 및 우주 기반 망원경을 사용하여 우주에서. Webb 망원경의 새로운 관측과 중력 렌즈 현상이라는 현상을 사용하여 우리 팀은 존재를 확인했다 초기 우주에서 현재 알려진 가장 희미한 은하. JD1이라고 불리는 이 은하는 우주의 나이가 겨우 480억 4천만년, 즉 현재 나이의 XNUMX%에 불과했을 때의 모습으로 보인다.

초기 우주의 간략한 역사

우주 생명의 첫 XNUMX억년은 진화의 결정적 시기. 빅뱅 이후 첫 순간에 물질과 빛은 뜨겁고 밀도가 높은 물질의 "수프"로 서로 결합되어 있었습니다. 기본 입자.

그러나 빅뱅 후 XNUMX초도 지나지 않아 우주는 매우 빠르게 확장됨. 이 팽창으로 인해 결국 우주는 빛과 물질이 "수프"에서 분리될 수 있을 만큼 충분히 냉각되었고 약 380,000년 후 수소 원자를 형성했습니다. 수소 원자는 은하간 안개로 나타나 별과 은하계에서 나오는 빛이 없어 우주는 어두웠다. 이 기간은 우주 암흑기.

빅뱅 이후 수억 년 후 XNUMX세대 별과 은하계의 도착은 극도로 뜨거운 자외선으로 우주를 목욕시켰습니다. 태워지거나 이온화된 수소 안개. 이 과정 오늘날 우리가 보고 있는 투명하고 복잡하며 아름다운 우주를 낳았습니다.

저와 같은 천문학자들은 우주의 첫 XNUMX억년, 즉 이 수소 안개가 타 없어지는 시기를 다음과 같이 부릅니다. 재이온화의 시대. 이 기간을 완전히 이해하기 위해 우리는 최초의 별과 은하가 언제 형성되었는지, 주요 속성이 무엇인지, 모든 수소를 태울 수 있을 만큼 충분한 자외선을 생산할 수 있었는지 여부를 연구합니다.

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초기 우주에서 희미한 은하 탐색

재이온화 시대를 이해하기 위한 첫 번째 단계는 천문학자들이 이 과정에 책임이 있다고 생각하는 은하까지의 거리를 찾고 확인하는 것입니다. 빛은 유한한 속도로 이동하기 때문에 망원경에 도달하는 데 시간이 걸리므로 천문학자들은 사물을 과거의 모습으로 본다.

예를 들어, 우리 은하의 중심인 은하수에서 나오는 빛은 지구에서 우리에게 도달하는 데 약 27,000년이 걸리므로 우리는 그것을 과거 27,000년 전으로 봅니다. 즉, 빅뱅 이후 최초의 순간(우주의 나이는 13.8억 년)을 다시 보려면 극단적인 거리에 있는 물체를 찾아야 합니다.

이 시기에 존재하는 은하들은 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 극단적으로 보인다. 희미하고 작은 우리 망원경에 대부분의 빛을 적외선으로 방출합니다. 이것은 천문학자들이 그것들을 찾기 위해 웹과 같은 강력한 적외선 망원경이 필요하다는 것을 의미합니다. Webb 이전에는 천문학자들이 발견한 거의 모든 멀리 떨어진 은하는 예외적으로 밝고 컸습니다. 단순히 우리의 망원경이 더 희미하고 작은 은하를 볼 수 있을 만큼 충분히 민감하지 않았기 때문입니다.

그러나 재이온화 프로세스의 주요 동인이 될 가능성이 훨씬 더 많고 대표성이 높은 것은 후자의 인구이지 밝은 인구가 아닙니다. 그래서 이 희미한 은하들은 천문학자들이 더 자세히 연구할 필요가 있는 은하들입니다. 키가 아주 큰 몇 사람이 아니라 전체 인구를 연구하여 인간의 진화를 이해하려는 것과 같습니다. 희미한 은하를 볼 수 있게 함으로써 Webb은 초기 우주를 연구하는 새로운 창을 열고 있습니다.

전형적인 초기 은하

JD1은 그러한 "전형적인" 희미한 은하 중 하나입니다. 그것은 2014년 허블 우주망원경으로 발견 의심스러운 먼 은하로. 그러나 허블은 거리를 확인할 수 있는 능력이나 감도가 없었습니다. 단지 교육받은 추측만 할 수 있었습니다.

작고 희미한 근처 은하계는 때때로 먼 은하로 오인될 수 있습니다., 그래서 천문학자들은 우리가 그들의 속성에 대해 주장하기 전에 그들의 거리를 확신할 필요가 있습니다. 따라서 먼 은하들은 확인될 때까지 "후보"로 남아 있습니다. Webb 망원경은 마침내 이를 확인할 수 있는 기능을 갖게 되었으며 JD1은 Hubble이 발견한 매우 먼 은하 후보에 대한 Webb의 첫 번째 주요 확인 중 하나였습니다. 이 확인은 다음과 같이 순위를 매깁니다. 초기 우주에서 본 가장 희미한 은하.

국제 천문학자 팀인 JD1을 확인하기 위해 Webb의 근적외선 분광기를 사용했습니다. NIRSpec, 은하의 적외선 스펙트럼을 얻기 위해. 스펙트럼을 통해 우리는 지구로부터의 거리를 정확히 찾아내고 나이, 생성된 젊은 별의 수, 생성된 먼지와 무거운 원소의 양을 결정할 수 있었습니다.

어두운 하늘을 배경으로 밝은 빛(은하와 별 몇 개). 하나의 희미한 은하가 희미한 얼룩으로 확대된 상자에 표시됩니다.
은하계와 몇 개의 별들로 가득한 하늘. 확대된 상자 안에 있는 JD1은 초기 우주에서 발견된 가장 희미한 은하입니다. 이미지 제공: Guido Roberts-Borsani/UCLA; 원본 이미지: NASA, ESA, CSA, 스윈번 기술 대학교, 피츠버그 대학교, STScI.

중력렌즈, 자연의 돋보기

Webb에게도 JD1은 자연의 도움 없이는 볼 수 없습니다. JD1은 은하계라고 불리는 거대한 은하단 뒤에 위치하고 있습니다. 아벨 2744, 그의 결합된 중력 강도는 JD1에서 나오는 빛을 구부리고 증폭합니다. 중력 렌즈 효과로 ​​알려진 이 효과로 인해 JD1이 평소보다 13배 더 크고 밝게 보입니다.

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중력 렌즈 효과가 없었다면 천문학자들은 Webb을 사용하더라도 JD1을 볼 수 없었을 것입니다. JD1의 중력 배율과 Webb의 또 다른 근적외선 기기에서 얻은 새로운 이미지의 조합, 니르캠, 우리 팀은 전례 없는 세부 사항과 해상도로 은하의 구조를 연구할 수 있었습니다.

이것은 천문학자로서 우리가 초기 은하의 내부 영역을 연구할 수 있다는 것을 의미할 뿐만 아니라, 그러한 초기 은하가 작고 조밀하며 고립된 출처인지, ​​아니면 근처 은하와 합쳐져 상호 작용하고 있는지를 결정할 수 있음을 의미합니다. 이 은하들을 연구함으로써 우리는 우주를 형성하고 우리 우주의 고향을 만든 빌딩 블록으로 거슬러 올라갑니다.대화

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이미지 신용 : NASA/STScI

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