허블 우주망원경이 관측한 지금까지 본 가장 먼 별: 에아렌델(Earendel)은 새벽별이라는 뜻이다. 에아렌델의 질량은 태양의 50배이고 밝기는 수백만 배나 더 밝지만 일반적으로 우리는 그것을 볼 수 없습니다. 우리는 별이 중력에 의해 별에서 나오는 빛을 구부려 더 밝고 집중되게 만들어 본질적으로 렌즈를 만드는 큰 은하단과 별의 정렬로 인해 그것을 볼 수 있습니다.
천문학자들은 멀리 있는 물체를 볼 때 깊은 과거를 볼 수 있습니다. 빛은 일정한 속도(초당 3×10⁸미터)로 이동하므로 물체가 멀리 있을수록 빛이 우리에게 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸립니다. 아주 먼 별에서 빛이 우리에게 도달할 때쯤이면 우리가 보고 있는 빛의 나이는 수십억 년이 될 수 있습니다. 그래서 우리는 과거에 일어났던 사건들을 살펴보고 있습니다.
별의 빛을 관찰할 때 우리는 12.9억년 전에 별에서 방출된 빛을 보고 있는 것입니다. 우리는 이것을 되돌아보는 시간이라고 부릅니다. 그것은 빅뱅 이후 불과 900억년 후의 일이다. 하지만 이 빛이 우리에게 도달하는 동안 우주도 급속히 팽창했기 때문에 에아렌델은 이제 우리로부터 28억 광년 떨어져 있습니다.
이제 허블의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경 (JWST), 제자리에 있다 비록 우리가 볼 수 있도록 "중력 렌즈"를 형성하기 위해 잘 정렬된 별이 많지 않을 수도 있지만 훨씬 더 이른 별도 감지할 수 있습니다.
더 과거를 보려면 물체가 매우 밝아야 합니다. 그리고 우리가 본 가장 먼 물체는 가장 거대하고 가장 밝은 은하입니다. 가장 밝은 은하계는 퀘이사(quasar)가 있는 은하입니다. 초대형 블랙홀—그 안에.
1998년 이전에 가장 멀리 발견된 퀘이사 은하의 되돌아오는 시간은 약 12.6억년이었습니다. 허블 우주 망원경의 향상된 해상도로 인해 되돌아가는 시간이 13.4억년으로 늘어났으며, JWST를 사용하면 이를 13.55억 XNUMX천만년으로 향상시킬 수 있을 것으로 예상됩니다. 은하계 그리고 별.
별은 수억년 후에 형성되기 시작했습니다. 빅뱅, 우리가 부르는 시간에 우주의 새벽. 우리는 우주의 새벽에 별을 볼 수 있기를 원합니다. 이를 통해 우주와 은하가 어떻게 형성되었는지에 대한 우리의 이론을 확인할 수 있기 때문입니다. 그렇긴 하지만, 연구에 따르면 우리는 망원경으로 우리가 원하는 만큼 자세히 볼 수 없는 가장 먼 물체, 즉 우주를 볼 수 없을 수도 있습니다. 근본적인 해결 한계가 있을 수 있음.
왜 되돌아보나요?
JWST의 주요 목표 중 하나는 초기 우주의 모습과 빅뱅 이후 100억~250억 XNUMX천만 년 사이로 생각되는 초기 별과 은하가 언제 형성되었는지를 아는 것입니다. 그리고 운 좋게도 우리는 허블이나 JWST가 관리할 수 있는 것보다 훨씬 더 과거를 살펴보면 이에 대한 힌트를 얻을 수 있습니다.
우리는 13.8억년 전의 빛을 볼 수 있습니다. 비록 별빛은 아니지만 그 당시에는 별이 없었습니다. 우리가 볼 수 있는 가장 먼 빛은 우주 전자 레인지 배경 (CMB)는 우주 탄생 후 불과 380,000만 년 만에 형성된 빅뱅에서 남은 빛입니다.
CMB가 형성되기 전의 우주에는 양의 양성자(현재 중성자와 함께 원자핵을 구성함)와 음의 전자, 그리고 빛으로 이루어진 하전 입자가 포함되어 있었습니다. 빛은 하전 입자에 의해 산란되어 우주를 안개 수프처럼 만들었습니다. 우주가 팽창함에 따라 결국 전자가 양성자와 결합하여 원자를 형성할 때까지 냉각되었습니다.
입자 수프와 달리 원자에는 전하가 없기 때문에 빛은 더 이상 산란되지 않고 우주를 직선으로 이동할 수 있습니다. 이 빛은 오늘날 우리에게 도달할 때까지 계속해서 우주를 가로질러 여행했습니다. 우주가 팽창하면서 빛의 파장은 길어졌고, 현재 우리는 이를 마이크로파로 보고 있다. 이 빛은 CMB이며 하늘의 모든 지점에서 균일하게 볼 수 있습니다. CMB는 우주 어디에나 존재합니다.
CMB 빛은 우리가 본 것 중 가장 먼 과거의 빛이며, 그 빛이 산란되고 우주가 불투명했기 때문에 우리는 이전 시대의 빛을 볼 수 없습니다.
그러나 언젠가는 CMB 너머까지 볼 수 있는 가능성이 있습니다. 이를 위해서는 빛을 사용할 수 없습니다. 우리는 다음을 사용해야 할 것입니다 중력파. 이것은 시공 자체의 구조에 나타나는 파문입니다. 아주 초기 우주의 안개 속에서 형성된 것이 있다면 오늘날 우리에게 잠재적으로 도달할 수 있을 것입니다.
2015년에는 중력파 감지되었다 LIGO 검출기를 사용하여 두 개의 블랙홀을 병합하여 얻은 결과입니다. 어쩌면 다음 세대 우주 기반 중력파 탐지기2037년에 발사될 예정인 Esa의 망원경 Lisa와 같이 13.8억년 전 CMB가 형성되기 전의 아주 초기 우주를 볼 수 있을 것입니다.
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이미지 크레디트 : Earendel에 대한 허블의 견해. 과학: NASA, ESA, Brian Welch(JHU), Dan Coe(STScI); 이미지 처리: NASA, ESA, Alyssa Pagan(STScI)
