MACS0416 은하단의 전색상 사진은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 적외선 관측과 NASA의 허블 우주 망원경의 가시광선 데이터를 결합하여 만들어졌습니다. 이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego(IFCA), Jordan CJ D’Silva(UWA), Anton M. Koekemoer(STScI), Jake Summers(ASU), Rogier Windhorst(ASU), Haojing Yan (미주리대학교)
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그 결과, 은하계의 살아있는 풍경과 새로 발견된 시간에 따라 변하는 12개 이상의 물체가 탄생했습니다.
두 개의 주요 천문대가 결합되면 결합된 힘을 통해서만 달성할 수 있는 풍부하고 새로운 세부 사항이 드러납니다. 웹과 허블은 지구에서 약 43억 광년 떨어진 곳에 위치한 은하단 MACS0416을 연구하기 위해 협력했습니다. 그들의 결합된 데이터는 은하의 거리에 대한 단서를 제공하는 파란색과 빨간색의 프리즘 파노라마를 생성합니다. 이미지 자체는 놀랍지만, 연구자들은 중력에 의해 팽창된 초신성과 보이지 않는 보통 별을 식별하는 것을 포함하여 새로운 과학적 발견을 뒷받침하기 위해 이미 이러한 관찰을 사용하고 있습니다.
허블 우주 망원경이 광학 광선으로 본 MACS0416 은하단(왼쪽)과 적외선 광선으로 본 제임스 웹 우주 망원경(오른쪽)을 나란히 비교하면 서로 다른 세부 사항이 드러납니다. 두 이미지 모두 수백 개의 은하를 포함하고 있지만 웹 이미지는 허블 이미지에서 보이지 않거나 거의 보이지 않는 은하를 보여줍니다. 이는 Webb의 적외선 비전이 허블이 보기에는 너무 멀거나 먼지가 많은 은하를 감지할 수 있기 때문입니다. (먼 은하계의 빛은 우주 팽창으로 인해 적색편이된다.) 웹의 총 노출 시간은 약 22시간으로, 허블 이미지의 노출 시간은 122시간이다. 이미지 출처: NASA, ESA, 캐나다 우주국, STScI
NASA의 웹 망원경과 허블 우주 망원경이 결합되어 우주의 다채로운 모습을 만들어냅니다.
NASA‘에스 제임스 웹 우주 망원경 그리고 허블 우주 망원경 그들은 MACS0416으로 알려진 팽창하는 은하단을 연구하기 위해 팀을 구성했습니다. 그 결과 전색정광 이미지는 가시광선과 적외선을 결합하여 지금까지 본 우주의 가장 포괄적인 모습 중 하나를 결합했습니다. 지구에서 약 43억 광년 떨어진 곳에 위치한 MACS0416은 한 쌍의 충돌하는 은하단으로, 결국 결합하여 더 큰 클러스터를 형성하게 됩니다.
내장된 망원경 파워를 통해 세부 사항이 드러납니다.
이 이미지는 두 개의 우주 망원경의 힘을 결합해야만 얻을 수 있는 풍부한 세부 묘사를 보여줍니다. 여기에는 성단 외부의 대규모 은하 그룹과 시간에 따라 변하는 광원 세트가 포함됩니다. 이는 중력 렌즈(먼 배경 광원에서 나오는 빛의 왜곡 및 증폭)로 인해 발생하는 것으로 보입니다.
이것은 2014년에 시작된 허블의 야심찬 협력 프로그램인 프론티어 필드(Frontier Fields)에서 나온 전례 없는 매우 깊은 우주관 중 첫 번째 사진입니다. 허블은 지금까지 발견된 가장 어둡고 가장 어린 은하에 대한 검색을 개척했습니다. Webb의 적외선 비전은 적외선 비전을 통해 초기 우주로 더 멀리 이동함으로써 이러한 깊이 보기를 크게 향상시킵니다.
은하단 MACS0416의 이 이미지는 빅뱅 이후 약 30억년 동안 존재했던 특정 중력 렌즈 배경 은하를 강조합니다. 이 은하는 이동하는 물체, 즉 시간이 지남에 따라 관측된 밝기가 변하는 물체를 포함하고 있는데, 과학팀은 이를 “모스라(Mothra)”라고 불렀습니다. Mothra는 최소 4,000배 이상 확대된 별입니다. 연구팀은 Mothra가 은하단 MACS0416의 중력뿐만 아니라 구상 성단만큼 무게가 나가는 “밀리 렌즈”로 알려진 물체에 의해 증폭되고 있다고 믿습니다. 이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego(IFCA), Jordan CJ D’Silva(UWA), Anton M. Koekemoer(STScI), Jake Summers(ASU), Rogier Windhorst(ASU), Haojing Yan (미주리대학교)
Webb의 관찰을 바탕으로 한 PEARLS(재이온화 및 수정 과학을 위한 원리 은하계 영역) 프로그램의 수석 조사관이자 애리조나 주립 대학의 Rogier Windhorst는 “우리는 허블의 유산을 바탕으로 더 먼 거리와 더 희미한 물체를 밀어붙이고 있습니다.”라고 말했습니다.
이미지 색상 및 과학적 목표 이해
그림을 만들기 위해서는 일반적으로 빛의 파장이 짧은 것이 파란색, 파장이 긴 것이 빨간색, 중간 파장의 것이 녹색이었습니다. 0.4에서 5미크론까지의 넓은 파장 범위는 은하계의 특히 생생한 모습을 보여줍니다.
이러한 색상은 은하의 거리에 대한 단서를 제공합니다. 더 푸른 은하계는 상대적으로 가깝고 종종 강렬한 별 형성을 보여주며 이는 허블에 의해 가장 잘 감지되는 반면, Webb이 발견한 것처럼 붉은 은하계는 더 먼 경향이 있습니다. 일부 은하계는 별빛의 푸른색을 흡수하는 경향이 있는 풍부한 양의 우주 먼지를 함유하고 있기 때문에 매우 붉게 보입니다.
Windhorst는 “Webb 데이터가 허블 데이터와 결합될 때까지는 전체 그림이 명확해지지 않습니다.”라고 말했습니다.
과학적 발견과 “크리스마스 트리 은하단”
Webb의 새로운 관찰은 이러한 미학적 전망에 기여하지만 특정 과학적 목적으로 사용됩니다. 연구팀은 각각 주 단위로 구분된 세 번의 관찰 기간을 CANUCS(캐나다 편견 클러스터 조사(NIRISS) 조사)의 네 번째 기간과 결합했습니다. 목표는 시간이 지남에 따라 관측된 밝기가 변하는 과도 현상으로 알려진 물체를 검색하는 것이었습니다.
그들은 시야 전반에 걸쳐 이러한 과도 현상 중 14개를 식별했습니다. 이러한 과도 현상 중 12개는 중력 렌즈에 의해 고도로 증폭된 세 개의 은하에 위치했으며, 일시적으로 고도로 증폭된 단일 별 또는 다중 별 시스템일 가능성이 높습니다. 나머지 두 개의 과도 현상은 훨씬 더 큰 배경 은하 내에 위치하며 초신성일 가능성이 높습니다.
허블의 ACS와 WFC3로 가시광선을, Webb의 NIRCam으로 적외선을 촬영한 은하단 MACS0416의 이미지. 참조용 나침반 화살표, 눈금 막대, 색상 키가 포함되어 있습니다.
북쪽과 동쪽 나침반 화살표는 하늘에서 이미지의 방향을 나타냅니다. 하늘에서 북쪽과 동쪽 사이의 관계(아래에서 볼 때)는 지구 지도의 방향 화살표(위에서 볼 때)를 기준으로 반전됩니다.
눈금 막대는 1도의 60분의 1에 해당하는 하늘의 각도인 호의 분 단위로 표시됩니다. (눈금 막대의 길이는 0.5분각입니다.) 전체 이미지의 너비는 약 2.2분입니다.
이 이미지는 색상으로 변환된 빛의 가시광선 및 근적외선 파장을 보여줍니다. 색상 키는 빛을 수집할 때 사용된 Hubble ACS, WFC3 및 Webb NIRCam 필터를 보여줍니다. 각 필터 이름의 색상은 해당 필터를 통과하는 빛을 나타내는 데 사용되는 가시광선의 색상입니다.
이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego(IFCA), Jordan CJ D’Silva(UWA), Anton M. Koekemoer(STScI), Jake Summers(ASU), Rogier Windhorst(ASU), Haojing Yan (미주리대학교)
“우리는 MACS0416을 은하계의 크리스마스 트리 클러스터라고 부릅니다. 그 이유는 이 클러스터가 너무 다채롭고 내부에서 발견할 수 있는 깜박이는 빛 때문입니다. 우리는 어디에서나 과도 현상을 볼 수 있습니다.”라고 미주리대학교 컬럼비아 캠퍼스의 Haojing Yan이 말했습니다. 과학적 발견을 기술한 논문.
상대적으로 짧은 기간에 걸친 관찰을 통해 너무 많은 과도현상을 발견한 것은 천문학자들이 Webb를 통한 정기적인 관찰을 통해 이 그룹과 이와 유사한 다른 그룹에서 많은 추가 과도 현상을 찾을 수 있음을 시사합니다.
독특하고 순간적인 발견: “Mothra”
팀이 식별한 과도 현상 중에서 특히 눈에 띄는 현상이 하나 있었습니다. 이 성단은 빅뱅 이후 약 30억년 전에 존재했던 은하계에 위치하며 최소 4,000배 이상 확대됐다. 연구팀은 이 항성계를 ‘괴물 같은 성격’을 따서 ‘모스라(Mothra)’라는 이름을 붙였다. 그리고 극도로 확대되었습니다. 이는 연구자들이 이전에 “고질라”라고 식별하고 불렀던 또 다른 별과 합류합니다. (고질라와 모스라는 모두 일본 영화에서 괴수로 알려진 거대 괴물입니다.)
흥미롭게도 Mothra는 9년 전에 촬영된 허블 관측에서도 볼 수 있습니다. 별을 크게 확대하려면 전경 은하단과 배경 별 사이의 매우 구체적인 정렬이 필요하기 때문에 이는 드문 일입니다. 별과 성단의 상호 움직임은 결국 이러한 정렬을 제거할 것으로 예상되었습니다.
가장 가능성 있는 설명은 전면 어셈블리 내에 더 많은 배율을 추가하는 추가 본체가 있다는 것입니다. 팀은 질량을 우리 태양 질량의 10,000~100만 배 사이로 제한할 수 있었습니다. 그러나 소위 “밀리 렌즈”의 정확한 특성은 아직 알려지지 않았습니다.
이번 연구 결과를 자세히 설명하는 논문의 주요 저자이자 스페인 칸타브리아 물리학 연구소의 호세 디에고(José Diego)는 “가장 가능성 있는 설명은 웹이 직접 볼 수 없을 만큼 너무 희미한 구상성단이 존재한다는 것”이라고 말했다. “하지만 우리는 아직 이 추가 렌즈의 진정한 특성을 알지 못합니다.”
Yanet al. 해당 논문은 다음 국가에 게재가 승인되었습니다. 그만큼 천체 물리학 저널. Diegoet al. 논문은 에 출판되었습니다. 천문학과 천체물리학.
여기에 표시된 Webb 데이터는 PEARLS GTO 1176 프로그램의 일부로 얻은 것입니다.
참고자료:
“JWST 진주: MACS J0416.1-2403 필드의 과도 현상” Haojing Yan, Ziyuan Ma, Pang Zheng Sun, Lifan Wang, Patrick Kelly, Jose M. Diego, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. 얀센, 노먼 A. 그로긴, 존 F. 베컴, 크리스토퍼 J. 콘셀리우스, 사이먼 B. 드라이버, 브렌다 프라이, 댄 코, 매들린 A. 마샬, 안톤 퀴크모어, 크리스토퍼 N. A. 윌머, 애런 로보텀, 조던 C. J. 드 실바, 제이크 서머스, 마리오 노니노, 노르 피어즈칼, 러셀 E. 라이언 주니어, 라파엘 오르티즈 3세, 스콧 톰킨스, 라차나 A. Bhatawdekar, Cheng Cheng, Adi Zitrin, S.P. Wilner, 수락 천체 물리학 저널.
arXiv:2307.07579
참고: “JWST의 진주: MACS0416에 의해 강력하게 증폭된 z = 2.091의 새로운 괴수 별인 Mothra와 암흑 물질 모델에 대한 의미”(Jose M. 디에고, 선방정, 옌하오칭, 루카스 J. Furtak, Eric Zachrisson, Liang Dai, Patrick Kelly, Mario Nonino, Nathan Adams, Ashish K. 미나, 스티븐 B. 윌너, 아디 지트레인, 세스 H. 코헨, 조던 C.J. 드 실바, 롤프 A. 잰슨, 제이크 서머스, 로저 A. 윈드호스트, 댄 코, 크리스토퍼 J. 콘셀리치, 사이먼 B. 드라이버, 브렌다 프라이, 노먼 A. 그로겐, 안톤 M. 퀵모어, 마들렌 A. Marshall, Noor Pierzkal, Aaron Robotham, Michael J. Rutkowski, Russell E. Ryan, Scott Tompkins, Christopher N. A. Wilmer 및 Rachana Bhatawdekar, 2023년 10월 32일, 천문학과 천체물리학.
도이: 10.1051/0004-6361/202347556
제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측소입니다. Webb은 태양계의 미스터리를 풀고, 다른 별 주변의 머나먼 세계 너머를 바라보며, 우주의 신비한 구조와 기원, 그리고 그 안에 있는 우리의 위치를 탐구합니다. WEB은 NASA가 파트너인 유럽 우주국(ESA)과 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.유럽 우주국) 및 캐나다 우주국.
허블 우주 망원경은 NASA와 유럽 우주국 간의 국제 협력 프로젝트입니다. 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터가 망원경을 운영하고 있습니다. 메릴랜드 주 볼티모어에 있는 우주 망원경 과학 연구소(STScI)는 허블과 웹에서 과학 작업을 수행합니다. STScI는 워싱턴 DC에 있는 천문학 연구 대학 협회에 의해 NASA를 위해 운영됩니다.
