웹 우주망원경, 초기 우주에서 가장 희미한 은하 발견

귀도 로버츠-보르사니/UCLA); 원본 이미지: NASA, ESA, CSA, Swinburne University of Technology, University of Pittsburgh, STScI

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제임스 웹 우주 망원경은 계속해서 그 기량을 입증하고 있습니다. 또 다른 흥미로운 발견으로, 우주 관측소는 지금까지 기록된 JD1이라고 불리는 가장 멀리 떨어져 있는 희미한 은하를 확인했습니다.

JD1은 우주가 현재 나이의 4%에 불과했던 133억년 전의 모습으로 여기에 표시됩니다. 따라서 이를 식별하는 것은 빅뱅 이후 초기 우주의 진화를 이해하는 주목할만한 발견입니다.

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA)의 연구원들은 이 가장 희미한 은하의 존재를 발견했습니다. 새로운 연구의 두 번째 저자인 Tommaso Treu는 보도 자료에서 “1년 전 Webb 망원경이 켜지기 전에는 이렇게 희미한 은하를 확인하는 것은 꿈도 꾸지 못했습니다.”라고 말했습니다.

과학자들은 우리에게 도달하기 위해 수백만 년 동안 여행해온 우주의 빛을 사용하여 우주의 초기를 조사했습니다. 특히 우주의 첫 10억년은 천문학자들 사이에 호기심을 불러일으켰습니다.

모든 것은 강타로 시작되었습니다! 우주는 빅뱅 이후 약 138억년 전에 탄생했다고 오랫동안 추정되어 왔습니다. 그로부터 오랜 시간이 지나서 우주가 팽창하기 시작하고 점차 냉각되어 수소 원자가 형성되었습니다.

그러나 초기 우주는 빅뱅 이후 우주 암흑시대(Cosmic Dark Ages)로 알려진 완전히 암흑기를 경험했습니다. 거의 10억년에 달하는 이 기간에는 광원이 없었습니다. 이 기간 동안 우주는 “최초의 별과 은하계의 빛을 가두는 중성수소 안개”로 덮여 있었습니다. 그리고 빅뱅이 일어난 지 거의 10억년이 지난 후, 이 안개는 신비롭게 사라지기 시작했습니다.

이는 최초의 별과 은하의 형성으로 이어진 재이온화 시대를 의미합니다. 그리고 천문학의 중요한 목표 중 하나는 우주의 초기 역사 중 이 시대에 거주하기 시작한 은하의 1세대를 이해하는 것이었습니다.

Webb의 힘을 사용하여 천문학자들은 이 복잡하면서도 매혹적인 시대를 이제 막 이해하기 시작했습니다.

“지금까지 JWST로 발견된 대부분의 은하들은 희귀하고 초기 우주에 거주했던 젊은 은하들을 특별히 대표한다고 생각되지 않는 밝은 은하들이다. 따라서 중요하기는 하지만 수소 안개를 모두 태워버린 주요 요인으로 생각되지는 않습니다.”라고 UCLA 박사후 연구원이자 해당 연구의 첫 번째 저자인 Guido Roberts-Borsani가 말했습니다.

Roberts-Borsani는 다음과 같이 덧붙였습니다. “반면에 JD1과 같은 초희미한 은하들은 훨씬 더 많습니다. 이것이 바로 우리가 이 은하들이 재이온화 과정을 수행하여 자외선이 방해받지 않고 이동할 수 있도록 하는 은하를 더 대표한다고 믿는 이유입니다. 공간과 시간.”

Webb의 고감도를 사용하여 팀은 JD1을 찾을 수 있었습니다. 이 성단은 근처에 있는 밝고 큰 은하단인 아벨 2744 뒤에 위치해 있습니다.

다행히도 웹은 중력 렌즈 덕분에 이 희미한 은하계를 볼 수 있었습니다. 이 은하단의 중력으로 인해 JD1은 그렇지 않은 경우보다 더 크고 13배 더 밝게 보입니다.

“JWST와 중력 렌즈의 확대 능력의 결합은 혁명입니다. 우리는 빅뱅 직후 은하계가 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 책을 다시 쓰고 있습니다.”라고 Treu는 덧붙였습니다.

Webb의 근적외선 분광기인 NIRSpec은 이 은하의 적외선 스펙트럼을 얻는 데 사용되었습니다. 데이터는 별의 수, 먼지 및 무거운 원소의 양과 같은 이 먼 은하에 대한 많은 주요 세부 정보를 보여주었습니다.

이번 연구 결과는 네이처 저널에 보고됐다.

연구 요약:

빅뱅 이후 처음 10억년 동안 자외선(UV) 광자의 근원은 은하간 수소를 이온화하여 우주를 자외선에 투명하게 만드는 것으로 믿어집니다. 특징적인 광도 L*보다 더 밝은 은하들은 이러한 우주 재이온화를 추진하기에 충분한 이온화 광자를 제공하지 않습니다. 희미한 은하가 광자 예산을 지배하는 것으로 생각됩니다. 그러나 그들은 지금까지 그들을 식별하는 주요 방법이었던 Lyman-α 광자의 탈출을 방지하는 중성 가스로 둘러싸여 있습니다. JD1은 이전에 전경 성단 Abell 2744에 의해 제공되는 배율 13과 z ≒ 10의 측광 적색편이를 갖는 삼중 이미지 은하로 식별되었습니다. 여기서 우리는 이 매우 낮은 광도(≒0.05 L*)에 대한 분광학적 확인을 보고합니다. 근적외선 분광기(NIRSpec)와 근적외선 카메라를 사용하여 라이먼 단절과 적색 연속체, 다중 ≳4σ 방출선 식별을 통해 빅뱅 이후 480 Myr로 관측된 z = 9.79의 은하 (NIRCam) 장비. 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 중력 렌즈의 조합은 우주 재이온화를 담당하는 광원의 전형적인 광도를 지닌 이 초희미한 은하(MUV = −17.35)가 작고(약 150 pc) 복잡한 구조를 가지고 있음을 보여줍니다. 형태, 낮은 항성질량(107.19 M⋅) 및 아태양(≒0.6 Z⋅) 기체상 금속성.