[2024.6.1.BBC] 제임스웹 우주망원경, 지금까지 가장 오래되고 먼 은하 관측

Earliest and most distant galaxy ever observed. The James Webb Space Telescope has smashed its own record for detecting the most distant known galaxy.

제임스 웹 우주 망원경, 지금까지 가장 오래되고 먼 은하 관측

또 다른 은하 옆에 있지만 훨씬 뒤에 있는 먼 은하(동그라미)

 

제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)이 가장 멀리 있는 은하를 탐지한 자체 기록을 경신했다. JADES-GS-z14-0이라고 불리는 이 별들의 집합은 빅뱅 이후 불과 2억 9천만년이 지난 시점에 발견되었다.  

다시 말하면, 우주의 나이가 138억 년이라면 우주 나이가 현재 나이의 2%에 불과했을 때 우리가 은하계를 관찰하고 있다는 뜻이다.  

웹은 폭 6.5m의 거대한 주 거울과 민감한 적외선 장비를 사용하여 JADES-GS-z14-0을 발견했다. 망원경의 이전 기록은 빅뱅 이후 3억 2,500만 년 후에 관측된 은하였다. 

천문학자들은 최근 관측의 가장 흥미로운 측면은 먼 거리가 아니라 JADES-GS-z14-0의 크기와 밝기라고 말한다. 웹은 은하계의 폭이 1,600광년 이상인 것으로 측정했다.  

가장 밝은 은하의 대부분은 초대질량 블랙홀에 떨어지는 가스를 통해 빛의 대부분을 생성한다. 그러나 JADES-GS-z14-0의 규모는 이 경우에 대한 설명이 아님을 나타낸다. 대신, 연구자들은 빛이 어린 별들에 의해 생성되고 있다고 믿고 있다. 

웹 천문학자 스테파노 카르니아니(Stefano Carniani)와 케빈 헤인라인(Kevin Hainline)은 "이 정도의 별빛은 은하계의 질량이 태양 질량의 수억 배에 이른다는 것을 의미한다. 이는 질문을 제기한다. 자연이 어떻게 3억년 이내에 그렇게 밝고 거대하며 큰 은하계를 만들 수 있을까?"라고 말했다.  

카르니아니 박사는 이탈리아 피사 고등사범학교(Scuola Normale Superiore) 소속이고, 헤인라인 박사는 애리조나 주 투산에 있는 애리조나 대학교 출신이다. 

제인스 웹은 어떻게 시간을 거슬러 올라갈 수 있을까?

 

100억 달러 규모의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 USA, 유럽, 캐나다 우주국의 공동 노력으로 2021년에 발사되었다. 이 망원경은 이전의 어떤 천문학 도구보다 더 먼 우주를 볼 수 있도록 특별히 설계되었다. 주요 목표 중 하나는 초기 우주에서 최초로 발화되는 별을 찾는 것이었다. 

태양 질량의 수백 배에 달하는 이 거대한 물체는 오직 수소와 헬륨으로만 만들어졌다. 그들은 눈부시지만 짧은 수명을 불태워 오늘날 자연에 알려진 더 무거운 화학 원소를 핵 속에서 만들어낸 것으로 이론화되었다. 

웹은 JADES-GS-z14-0에서 상당량의 산소를 발견했는데, 이는 연구자들에게 은하가 이미 상당히 성숙되었음을 알려준다. 카르니아니, 헤인라인 박사는 "이 은하계의 생성 초기에 산소가 존재했다는 사실은 놀라운 일이며, 우리가 은하계를 관찰하기 전에 여러 세대의 매우 무거운 별들이 이미 그들의 삶을 살았음을 암시한다."라고 말했다. 

제임스 웹 우주 망원경의 구조

 

물체 이름의 'JADES'는 'JWST Advanced Deep Extragalactic Survey(JWST 첨단 외은하 관측)'를 의미한다. 우주의 처음 몇억 년을 탐사하기 위해 망원경을 사용하는 수많은 관측 프로그램 중 하나다. 

'z14'는 'Redshift 14'를 나타낸다. 적색편이(赤色偏移)는 천문학자들이 거리를 설명하기 위해 사용하는 용어다. 이는 본질적으로 우주의 팽창으로 인해 멀리 떨어진 은하계에서 오는 빛이 더 긴 파장으로 늘어나는 방식을 측정한 것이다. 

거리가 멀수록 스트레칭 효과가 커진다. 초기 은하계의 빛은 자외선과 가시광선 파장에서 적외선으로 확장된다. 제임스 웹의 거울과 기구가 특별히 조정한 전자기 스펙트럼의 일부다. 

브랜트 로버트슨(Brant Robertson) 캘리포니아 대학 산타크루즈 교수는 "우리는 이 은하가 10배 더 희미하더라도 이를 발견할 수 있었다. 이는 우주의 초기, 아마도 처음 2억년 안에 다른 사례를 볼 수 있다는 것을 의미한다"고 말했다.