제임스 웹 우주 망원경의 주요 기능 중 하나는 우리의
이 별 시스템은 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다.우주에서 이전에 관찰된 모든 물체보다 과학자들은 12에서 17로의 적색편이가 있는 은하에 대해 글을 씁니다. 그러나 이 과학적 승리를 축하하는 연고에는 파리가 있습니다. 일부 연구자들은 물체의 나이가 왜곡될 수 있으며 그 결과는 신중한 검증이 필요하다고 믿습니다.
어느 은하가 가장 멀리 떨어져 있습니까?
제임스 웹 우주망원경이 발사되기 전오랫동안 가장 멀리 확인된 은하는 GN-z11이었습니다. 2016년 허블 망원경을 사용하여 발견되었습니다. 우리은하보다 약 25배 작고 질량의 약 1%입니다. 동시에 별 형성이 20 배 더 활발하게 진행되었습니다.
GN-z11은 큰곰자리에 있으며, 천체물리학자들은 11.1의 적색편이를 추정하고 있다.이것은 우리가 134억 년 동안 그랬던 것처럼 그것을 관찰하고 있다는 것을 의미한다우주가 끊임없이 팽창함에 따라 우주의 은하들은 서로 멀어지고 있습니다.따라서 GN-z11까지의 적정 거리는 약 320억 광년이다.
2022년 봄 새로운 망원경이 출시되기 전에도천체 물리학자들은 훨씬 더 먼 후보인 HD1의 발견을 발표했습니다. 그것은 스바루 우주 망원경과 지상 관측소에서 관측을 사용하여 발견되었습니다. 분광법에 따르면 적색편이는 13.27로 135억 광년의 거리에 해당합니다. 그리고 은하 자체는 이제 지구에서 334억 광년 떨어져 있습니다.
첫 번째 데이터가 발표된 지 일주일 만에James Webb 망원경에서 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics의 연구원들은 13에서 잠정적으로 적색편이된 GLASS-z13 은하의 발견을 발표했습니다. 이것은 빅뱅 후 약 3억년입니다. 일주일 후, 적색편이가 14, 심지어 16.7인 은하에 대한 메시지가 수신되었습니다. 이것이 사실이라면 우리는 이 은하들이 빅뱅 이후 약 2억 년 후에 존재했던 것으로 봅니다.
사실, 이러한 모든 결과는 예비적입니다. 지금까지 이러한 적색 편이 값 중 어느 것도 확인되지 않았습니다. 이 은하까지의 거리를 설정하려면 분광학적 분석이 필요합니다.
허블 우주 망원경으로 본 갤럭시 GN-z11.이미지: NASA, ESA, P. Oesch(예일 대학교), G. Brammer(STScI), P. van Dokkum(예일 대학교) 및 G. Illingworth(캘리포니아 대학교, 산타 크루즈)
새로운 은하계는 어떻게 발견됩니까?
그들의 작업에서 과학자들은 다른 방법을 사용했습니다.예를 들어, University of Missouri-Columbia의 천체 물리학자들은 거대한 은하단 SMACS J0723에 의해 생성된 중력 렌즈 효과를 사용했습니다. 거대한 물체는 빛의 움직임을 왜곡하여 일반 광학 망원경 렌즈처럼 멀리 있는 물체를 확대합니다. 이 방법을 사용하여 과학자들은 최소 11의 적색편이를 갖는 88개의 후보 은하를 발견했습니다. 연구원에 따르면 그 중 일부는 최대 20개의 적색편이를 가질 수 있습니다.
다른 과학자들은 다양한 이미지를 분석했습니다.중력 렌즈 효과가 사용되지 않은 하늘의 영역. 이 이미지는 망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)로 촬영한 하늘의 10개 다른 영역 이미지로 구성된 우주진화초기출시과학(Cosmic Evolution Early Release Science, CEERS) 연구의 일부입니다.
먼의 실제 나이를 확인하기 위해물체는 물체의 빛을 스펙트럼으로 분할하는 분광 분석이 필요합니다. 이를 위해 과학자들은 제임스 웹 망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec)와 우주 망원경의 중적외선 기기(MIRI)를 사용할 것입니다.
SMACS J0723 클러스터의 이미지에서 중력 렌즈 효과. 이미지: NASA, ESA, CSA 및 STScI
적색 편이란 무엇입니까?
초기 우주 연구에서 주요과학자들이 사용하는 지표는 적색편이입니다. 물체가 얼마나 빨리 우리에게서 멀어지고 있는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 증기기관차나 선박의 신호음이 관찰자에게서 멀어질수록 낮게 들리는 것처럼, 멀어지는 물체의 광파도 변화합니다.
우주는 끊임없이 팽창하고 있다는 뜻이다.먼 은하계가 지구에서 멀어지고 있습니다. 적색편이에서는 멀어지는 물체에서 나오는 전자기 복사가 파장을 증가시킵니다. 이는 스펙트럼의 모든 세부 사항이 빨간색 영역으로 이동한다는 것을 의미합니다.
은하계가 멀수록 더 일찍 볼 수 있고우주의 팽창으로 인해 빛이 더 많이 늘어났습니다. 결과적으로 뜨겁고 어린 별에서 나오는 청색광과 자외선은 135억년 후 우리에게 적외선으로 나타납니다.
James Webb 망원경에는 적외선 범위의 다양한 부분에서 복사를 감지하는 민감한 장비가 장착되어 있으므로 초기 우주의 복사를 포착할 수 있습니다.
빨간색과 파란색 이동. 이미지: Aleš Tošovský, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons 제공
왜 첫 번째 결과가 틀릴 수 있습니까?
예비 연구는 다음을 기반으로 합니다.단일 관찰이며 정확하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 빅뱅 이후 수십억 년 동안 존재했던 먼지 투성이의 별 형성 은하는 기록을 깨는 먼 은하로 가장할 수 있습니다. 게다가 은하에서 방출되는 빛은 다른 물체에 의해 왜곡될 수 있습니다.
예를 들어 빨간색이 얼마나 되는지에 따라CEERS-DSFG-1 은하는 James Webb 망원경 이미지에 나타납니다. 천문학자들은 17에서 18로의 적색편이를 확인했습니다. 이것은 우리가 빅뱅 후 2억 2천만 년 후에 그것을 볼 수 있음을 의미합니다. 그러나 일본 천문학자들은 NOEMA 서브밀리미터 망원경을 사용하여 동일한 은하를 찾고 엄청난 양의 먼지를 포함하고 있음을 보여주었습니다.
먼지는 더 짧고 더 푸른 파장을 흡수합니다.별빛, 더 길고 붉은 빛을 받아들입니다. 이것은 지구에서 육안으로 관찰할 때 그러한 은하는 더 붉게 보일 것임을 의미합니다. 먼지의 영향을 고려하여 관측 결과를 조정한 후 과학자들은 실제 적색편이가 5에 불과하다는 것을 보여주었습니다. 이는 은하가 빅뱅 후 13억 년 후에 보인다는 것을 의미합니다.
망원경 이미지의 은하 CEERS-DSFG-1NOEMA 관찰이 그 위에 등고선으로 겹쳐진 "James Webb". 오른쪽은 다른 필터를 통해 볼 때 후보자가 어떻게 보이는지입니다. 짧은 파장 필터에서는 나타나지 않지만 빨간색 필터에서는 더 잘 보입니다. 이미지: J. Zavala et al.
연구자들은 비슷한 결과를 얻었다후보 은하 CEERS-1749를 연구하고 있습니다. 그들은 그들의 발견을 슈뢰딩거 은하라고 불렀습니다. 문제는 그것에 대한 적색 편이가 5 또는 17과 같을 수 있다는 것입니다. 우리가 별도의 먼 은하에 대해 이야기하고 있다면 이것은 가장 멀리 알려진 유사한 시스템 중 하나이며 클러스터의 일부인 경우 우리는 빅뱅 이후 10억 년에 대해 다시 이야기하고 있습니다. 새로운 연구가 끝나면 모든 것이 분명해질 것입니다.
확인 여부와 상관없이선언 된 기록, 새로운 발견은 초기 우주의 발전 과정을 이해하는 데 중요한 기여를 할 것입니다. 약 5의 적색편이를 가진 "가까운" 먼 은하는 새로운 데이터를 열어줍니다.
성간 먼지는 주기의 부산물입니다.별의 탄생과 죽음. 적색편이에 영향을 미치려면 그러한 먼지가 많이 있어야 합니다. 그리고 이것은 그러한 은하에서 극도로 집중적인 별 형성이 일어나야 함을 의미합니다. 이전에 과학자들은 그러한 과정에 대해 알지 못했습니다.
우주의 다른 시대의 많은 먼 은하들은 최초의 별 시스템이 어떻게 형성되고 발전되었는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
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