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제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)의 최근 관측 결과, 우주의 어린 시절로 거슬러 올라가는 고대 은하인 Gz9p3가 유난히 거대하고 성숙한 은하임을 밝혀냈습니다. 빠른 별 형성과 초기 은하 합병을 가리키는 이 발견은 천체물리학자들이 초기 우주의 진화 모델을 수정하도록 촉발하고 있습니다. (아티스트의 컨셉.) 출처: SciTechDaily.com
최초의 은하 중 하나에 대한 상세한 이미지는 초기 우주의 성장이 처음 생각했던 것보다 훨씬 빠르다는 것을 보여줍니다.
천문학자들은 현재 초기 우주의 많은 신비를 조사하면서 유익한 발견의 시기를 즐기고 있습니다.
NASA 허블 우주망원경의 후속작인 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 성공적인 발사로 우리가 볼 수 있는 것의 한계가 더욱 넓어졌습니다.
이제 관측은 우주 나이가 현재 나이의 5% 미만이었던 빅뱅 이후 첫 5억년에 접어들었습니다. 인간에게 있어서 이번에는 우주를 유아기 단계로 확고히 놓을 것입니다.
그러나 우리가 관찰하는 은하들은 확실히 유아기의 은하가 아닙니다. 새로운 관측을 통해 이전에 예상했던 것보다 초기에 예상했던 것보다 더 거대하고 성숙한 은하가 밝혀져 은하 형성과 진화에 대한 우리의 이해를 다시 쓰는 데 도움이 되기 때문입니다.
우리 국제 연구팀은 최근 알려진 가장 오래된 은하 중 하나인 Gz9p3에 대해 전례 없는 상세한 관찰을 수행했습니다. 자연 천문학.
그 이름은 다음에서 유래되었습니다. 유리 콜라보레이션 (우리 국제 연구팀의 이름) 그리고 은하의 적색편이가 z=9.3이라는 사실. 여기서 적색편이는 물체까지의 거리를 설명하는 한 가지 방법입니다. 따라서 G와 z9p3입니다.
Gz9p3, 우주의 첫 5억년 동안 알려진 가장 밝은 병합 은하(제임스 웹 우주 망원경으로 관측). 왼쪽: 라이브 영상에서는 중앙 영역 내의 이중 핵을 보여줍니다. 오른쪽: 밝은 단면 특징은 은하 병합으로 인해 길고 뭉친 구조를 나타냅니다. 크레딧: NASA
불과 2년 전, Gz9p3는 다음을 통해 단일 빛의 지점으로 등장했습니다. 허블 우주 망원경. 하지만 제임스 웹 우주 망원경 우리는 이 물체를 5억 1천만년 후의 모습으로 관찰할 수 있습니다 엄청난 폭발약 130억년 전.
우리는 Gz9p3이 그러한 젊은 우주에서 예상했던 것보다 훨씬 더 거대하고 성숙했으며 실제로 수십억 개의 별을 포함하고 있음을 발견했습니다.
지금까지 확인된 천체 중 가장 거대한 천체였으며, 초기 우주에서 발견된 그 어떤 은하보다 10배나 더 큰 것으로 계산됐다.
종합적으로, 이러한 결과는 은하가 이 크기에 도달하려면 별이 우리가 처음에 생각했던 것보다 더 빠르고 효율적으로 진화했음에 틀림없다는 것을 암시합니다.
초기 우주에서 가장 먼 은하의 합병
Gz9p3는 거대할 뿐만 아니라 그 복잡한 모양을 통해 지금까지 본 가장 오래된 은하 합병 중 하나로 즉시 식별됩니다.
은하의 JWST 영상은 일반적으로 두 개의 상호 작용하는 은하와 관련된 형태를 보여줍니다. 아직 두 개의 구성 요소가 표시되므로 병합이 완료되지 않았습니다.
두 개의 거대한 물체가 이렇게 합쳐지면 그 과정에서 일부 물질이 제거됩니다. 따라서 이 폐기된 자료는 우리가 관찰한 것이 지금까지 가장 먼 합병 중 하나임을 암시합니다.
우주로 발사된 동종 장치 중 가장 크고 가장 강력한 기구인 제임스 웹 망원경(James Webb Telescope)은 18개의 육각형 거울로 이루어진 6.5미터 길이의 주 거울을 사용하고 금층으로 덮여 우주의 가장 오래된 이미지를 생성합니다. 이미지 출처: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
다음으로, 우리의 연구는 합쳐지는 은하를 구성하는 별들의 성단을 특성화하기 위해 더 깊이 파고들었습니다. JWST를 사용하여 조사할 수 있었습니다. 은하 스펙트럼프리즘이 백색광을 무지개로 분할하는 것과 같은 방식으로 빛을 분할합니다.
이미징만 사용할 경우 이렇게 아주 멀리 있는 물체에 대한 대부분의 연구에서는 아주 어린 별만 표시됩니다. 더 어린 별이 더 밝아서 그 빛이 이미징 데이터를 지배하기 때문입니다.
예를 들어, 은하 합병에 의해 생성된 수백만 년 미만의 밝고 젊은 인구는 이미 1억 년이 넘는 노인 인구를 앞지르고 있습니다.
사용하여 스펙트럼 분석 기술 우리는 두 그룹을 구별할 수 있을 정도로 상세한 관찰을 할 수 있습니다.
초기 우주의 새로운 모델
초기 별이 우주 시간에 충분히 나이가 들도록 형성되었다는 점을 고려하면 그렇게 큰 노인 인구는 예상되지 않았을 것입니다. 분광학은 매우 상세해서 우리는 당신이 생각하는 것보다 더 많은 것이 있다는 것을 알려주는 고대 별의 미묘한 특징을 볼 수 있습니다.
스펙트럼에서 발견된 특정 원소(규소, 탄소, 철 포함)는 은하계를 풍부한 화학 물질로 풍요롭게 하기 위해 이 노인 인구가 존재했음이 틀림없다는 것을 보여줍니다.
놀라운 것은 은하의 크기뿐 아니라 화학적으로 성숙한 상태로 성장한 속도도 마찬가지입니다.
이러한 관측은 진행 중인 은하 합병과 관련된 빅뱅 직후의 별과 금속의 빠르고 효율적인 강착에 대한 증거를 제공하며, 수십억 개의 별을 포함하는 거대한 은하가 예상보다 일찍 존재했음을 보여줍니다.
이번 관측은 빅뱅 직후 별과 금속이 빠르고 효율적으로 강착된다는 증거를 제공합니다. 이미지 출처: NASA, ESA, Jennifer Lutz(STScI), Matt Mountain(STScI), Anton M. Koikimore(STScI), HFF 팀(STScI)
고립된 은하계는 별의 인구를 늘립니다. 현장에서 그러나 가스 공급이 제한되어 있기 때문에 은하계의 성장이 느려질 수 있습니다.
은하 간의 상호 작용은 새로운 순수 가스 흐름을 끌어당겨 빠른 별 형성에 필요한 연료를 제공할 수 있으며, 합병은 질량 증가와 성장을 위한 보다 빠른 경로를 제공합니다.
현대 우주에서 가장 큰 은하들은 우리 은하를 포함하여 합병의 역사를 가지고 있습니다. 은하수 더 작은 은하계와의 연속적인 합병을 통해 현재의 크기로 성장했습니다.
Gz9p3의 관측은 은하들이 초기 우주에서 합병을 통해 질량을 빠르게 축적할 수 있었고, 별 형성 효율이 우리가 예상했던 것보다 더 높다는 것을 보여줍니다.
제임스 웹 우주 망원경을 사용한 이러한 관측과 기타 관측으로 인해 천체물리학자들은 우주 초기 모델을 수정하게 되었습니다.
우리의 우주론이 반드시 틀린 것은 아니지만 은하가 얼마나 빨리 형성되는지에 대한 우리의 이해는 틀릴 수 있습니다. 왜냐하면 은하가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 크기 때문입니다.
이러한 새로운 발견은 James Webb 우주 망원경을 사용한 과학적 관측의 2년이 다가오고 있는 시점에 나온 것입니다.
관측된 은하의 총 수가 증가함에 따라 초기 우주를 연구하는 천문학자들은 발견 단계에서 새로운 모델을 구축하고 개선하기 시작할 수 있을 만큼 큰 샘플을 확보하는 단계로 이동하고 있습니다.
초기 우주의 비밀을 이해하는 데 이보다 더 흥미진진한 시간은 없었습니다.
참고 자료: Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones의 “빅뱅 이후 5억 1천만년 후의 거대 상호작용 은하계”. 알레이나 헨리, 샬롯 A. 메이슨, 모리시타 타카히로, 테미아 나나야카라, 남라타 로이, 첸 왕, 아드리아노 폰타나, 에밀리아노 멀린, 마르코 카스테야노, 디에고 파리, 마루샤 브래닥, 맷 말칸, 다닐로 마르케시니, 사라 마시아, 칼 글레즈브룩, 로라 핀테리치. , Eros Vanzella 및 Benedetta Vulcani, 2024년 3월 7일, 자연 천문학.
도이: 10.1038/s41550-024-02218-7
이 연구는 Michael Trinity 교수와 Benjamin Mitha 교수를 포함한 팀과 함께 Kate Boyett 박사가 주도했습니다. 니콜로 달마소 또한 멜버른 대학교와 3차원 전천체 천체 물리학을 위한 ARC 우수 센터(ASTRO 3D). 국제 연구팀이 구성된다 호주, 태국, 이탈리아, 미국, 일본, 덴마크, 중국의 19개 기관에서 온 27명의 저자.
