웹은 가장 멀리 알려진 은하를 공개합니다 – '현재까지 가장 중요한 은하외 발견'

천문학자들이 사용하는 NASA'에스 제임스 웹 우주 망원경 그들은 단지 3억년 전으로 거슬러 올라가는 알려진 가장 오래되고 가장 먼 은하를 발견했습니다. 대폭발이는 우주의 초기 단계를 이해하는 데 중요한 이정표입니다.

국제 천문학자 팀이 빅뱅 이후 불과 3억년 전으로 거슬러 올라가는, 현재까지 가장 오래되고 가장 먼 것으로 확인된 은하 두 개를 발견했다고 발표했습니다. NASA의 JWST(James Webb Space Telescope)를 사용하여 이루어진 이 중요한 발견은 초기 우주 연구에서 중요한 이정표를 나타냅니다. 이 은하들은 캘리포니아 대학교 산타 크루즈 캠퍼스의 천문학자 브랜트 로버트슨이 공동으로 이끄는 JWST의 Advanced Galactic Deep Extraterrestrial Survey(JADES) 팀에 의해 발견되었습니다.

JADES 운영위원회 위원이자 천문학 및 천체물리학 교수인 로버트슨(Robertson)은 “이 발견은 완전히 예상치 못한 일이며 현재까지 JWST의 가장 중요한 은하계 외 발견으로 간주될 것입니다”라고 말했습니다. 그는 발견의 다양한 측면을 다루는 세 편의 논문 중 첫 번째 논문의 주저자입니다.

한 논문에서 저자는 다음과 같이 결론지었습니다. “이것은 새로운 JWST 관측이 먼 우주에 대한 우리의 지식에 미칠 수 있는 직접적인 영향을 보여줍니다. 빅뱅 이후 3억 년이 채 지나지 않아 적색편이가 높은 은하단이 형성됨에 따라 JWST 운영 첫 18개월 동안 우주 과거에 대한 접근이 40% 확장되었습니다.

적색편이는 우주의 팽창으로 인해 발생하는 효과를 말하며, 먼 은하에서 오는 빛의 파장이 이동하면서 늘어나게 됩니다. 새로 발견된 은하계에서는 그 효과가 15배까지 확장되어 은하계의 자외선조차 제임스 웹 우주망원경만이 볼 수 있는 적외선 파장으로 변환할 정도로 강렬합니다.

과학자들은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 NIRSpec(근적외선 분광계)을 사용하여 먼 은하 JADES-GS-z14-0의 스펙트럼을 얻어 적색편이를 정확하게 측정하고 나이를 결정했습니다. 적색편이는 리먼-알파 분획으로 알려진 임계 파장의 위치에서 결정될 수 있습니다. 이 은하의 역사는 빅뱅 이후 3억년 미만으로 거슬러 올라갑니다. 이미지 출처: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead(STScI), S. Cargnani(Scuola Normale Superiore), JADES 콜라보레이션

초기 은하를 추적하다

현대 이론에서는 중력이 우주 가스와 ​​암흑 물질을 “후광”이라고 알려진 촘촘한 덩어리로 집중시키는 특별한 지역에서 은하가 진화한다고 주장합니다. 이 후광은 초기 우주에서 빠르게 진화하여 합쳐져 거대한 물질 덩어리를 형성했습니다. 이러한 급속한 진화는 천문학자들이 더 오래된 은하를 찾는 데 그토록 열중하는 이유입니다. 작은 변화 하나하나가 우리의 눈을 더 밝은 은하가 더 뚜렷하고 특이했던 덜 진화된 시기로 되돌아가게 합니다.

새로 발견된 두 은하계는 허블 익스트림 딥 필드(Hubble Extreme Deep Field) 근처 지역에서 발견되었으며, 이는 분광학 분석을 통해 확인되었습니다. 협력의 표준 명명 관행에 따라 은하계는 이제 JADES-GS-z14-0 및 JADES-GS-z14-1로 알려져 있으며, 전자는 둘 중 더 멀리 떨어져 있습니다.

JADES-GS-z14-0은 새로운 거리 기록 보유자일 뿐만 아니라 크고 밝습니다. JWST는 직경이 1,600광년이 넘는 은하계를 측정합니다. 가장 밝은 은하의 대부분은 거대한 은하로 떨어지는 가스를 통해 빛의 대부분을 생성합니다. 블랙홀, 퀘이사 생산. 그러나 팀은 JADES-GS-z14-0의 크기가 크다는 것은 그 빛이 어린 별들에 의해 생성되어야 한다는 것을 의미한다고 말합니다.

깊이 숨겨진 보석

그러나 이 거대한 은하는 1년 전 처음 발견했을 때 JADES 팀에게 미스터리였습니다. 하늘에서 전경 은하와 충분히 가까워서 두 은하가 이웃이 아닌지 확신할 수 없었기 때문입니다. 그러나 2023년 10월에 JADES 팀은 JWST 근적외선 카메라를 사용하여 단 한 필드에서 5일 동안 심층 이미징을 수행하여 “JADES 자산 필드”를 형성했습니다. 초기 은하를 더 잘 분리하도록 설계된 필터를 사용함으로써 JADES-GS-z14-0이 실제로 매우 멀리 떨어져 있다는 확신이 높아졌습니다.

게다가 은하계는 우연히 JWST Mid-InfraRed 장비를 이용해 초심부 이미징을 수행한 영역에 떨어졌습니다. 이러한 결합된 이미지 결과를 통해 팀은 희미한 초기 은하에 대한 분광학 분석을 수행하기 위한 75시간 캠페인인 JADES의 정상 관측 계획에 은하계를 포함시키도록 확신했습니다. 분광학 분석을 통해 JADES-GS-z14-0이 실제로 기록적인 은하이며 희미한 후보 은하 JADES-GS-z14-1이 거의 동등하게 멀리 떨어져 있다는 희망이 확인되었습니다.

우주 탐험의 새로운 시대

높은 광도와 항성 기원의 조합으로 인해 JADES-GS-z14-0은 초기 우주에서 거대하고 거대한 은하가 빠르게 형성되었다는 가장 뛰어난 증거가 되었습니다. 로버트슨은 “이 은하가 10배 더 희미하더라도 우리는 이 은하를 발견할 수 있었는데, 이는 아마도 초기 우주에서 다른 사례를 볼 수 있다는 것을 의미한다”고 로버트슨은 말했다. “이 은하는 진정한 보석이며, 초기 우주에 숨겨진 더 많은 보물을 가리킵니다.”

로버트슨의 논문, “JADES 기원 분야의 초기 은하계: 빅뱅 후 3억년 후의 광도 및 우주 별 형성 속도 밀도의 함수”가 저널에 게재되도록 승인되었습니다. 천체 물리학 저널.

참고: “JADES 기원 장의 초기 은하: 빅뱅 이후 3억년 우주 별 형성 속도의 광도 및 밀도 함수”, Brant Robertson, Benjamin D. 윌리엄 M. 베이커, 앤드루 J. 벙커, 스테파노 카르냐니, 코트니 카레라, 필립 A. 카길, 스테판 샬롯, 야코포 슈발라드, 미르코 커티, 엠마 커티스 레이크, 프란체스코 디유제니오, 이치 에가미, 라이언 하우젠, 제이콥 M. 힐튼. , 피터 제이콥슨, Ziyuan Ji, Gareth C. 존스, 로베르토 마이올리노, 마이클 V. 마세다, 에리카 닐슨, 파블로 G. 페레즈 곤잘레스, 데이비드 푸스카스, 마르시아 리치, 린스키 스미트, 벤고 선, 한나 오플러, 릴리 위틀러, 크리스티나 C. Williams, Christopher N. A. Wilmer, Chris Willott, Joris Wittstock이 수락했습니다. 천체 물리학 저널.
arXiv:2312.10033

제임스 웹 우주 망원경은 NASA가 파트너인 유럽 우주국(ESA)과 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.유럽 ​​우주국) 및 CSA(캐나다 우주국).