초기 우주의 가장 희미한 은하 발견

초기 우주에서 보이는 가장 희미한 은하의 존재를 확인했다. JD1이라고 불리는 이 은하는 지금까지 확인된 가장 먼 은하 중 하나다.

NASA 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)을 사용한 이 발견은 UCLA 천문학자들과 협력한 국제 연구팀이 수행했다.

우주 생명의 첫 10억년은 우주의 진화에서 결정적인 시기였다. 약 138억년 전 빅뱅 이후 우주는 팽창했고 수소 원자가 형성될 수 있을 만큼 충분히 냉각됐다. 수소 원자는 젊은 별에서 자외선 광자를 흡수한다. 그러나 최초의 별과 은하가 탄생하기 전까지 우주는 암흑기로 알려진 시기에 접어들었다.

수억 년 후 최초의 별과 은하의 출현은 수소 안개를 태우거나 이온화하기 시작한 강력한 자외선으로 우주를 적셨다. 그 결과 광자가 우주를 여행할 수 있게 되어 우주를 투명하게 만들었다.

재이온화 시대(Epoch of Reionization)라고 불리는 그 시대를 지배했던 은하의 유형을 결정하는 것은 오늘날 천문학의 주요 목표이지만 Webb 망원경이 개발되기 전까지 과학자들은 1세대 은하를 연구하는 데 필요한 민감한 적외선 장비가 부족했다.

연구에 다르면 지금까지 JWST로 발견된 대부분의 은하들은 희귀한 밝은 은하이다. JD1과 같은 매우 희미한 은하는 훨씬 더 많기 때문에 재 이온화 과정을 수행하여 자외선이 시공간을 통해 방해받지 않고 이동할 수 있다.

JD1은 너무 어둡고 멀기 때문에 강력한 망원경과 자연의 도움 없이는 연구하기가 어렵다. JD1은 Abell 2744라고 불리는 인근 은하단의 큰 클러스터 뒤에 위치하며, 결합된 중력 강도가 JD1의 빛을 휘게 하고 증폭하여 JD1이 그렇지 않은 경우보다 더 크고 13배 더 밝게 보dls다. 중력 렌즈 효과로 알려진 이 효과는 확대경이 시야 내에서 빛을 왜곡하고 증폭하는 방식과 유사하다. 중력 렌즈 효과가 없었다면 JD1을 놓쳤을 것이다.

UCLA 주도 연구팀은 웹 망원경의 근적외선 분광기인 NIRSpec을 사용하여 은하의 적외선 스펙트럼을 얻었고, 이를 통해 은하의 정확한 나이와 지구로부터의 거리, 별의 수, 먼지와 무거운 양을 결정할 수 있었다.

은하의 중력 배율과 Webb 망원경의 또 다른 근적외선 기기인 NIRCam의 새로운 이미지를 조합하여 연구팀은 전례 없는 세부 사항과 해상도로 은하의 구조를 연구할 수 있었다. 별을 형성하는 가스. 팀은 새로운 데이터를 사용하여 JD1의 빛을 원래의 출처와 모양으로 추적하여 136억년 된 은하수와 같은 오래된 은하 크기의 일부에 불과한 조밀한 은하를 드러냈다.

빛이 지구로 이동하는 데 시간이 걸리기 때문에 JD1은 우주가 현재 나이의 약 4%에 불과했던 약 133억 년 전으로 보인다.

이 연구는 Nature 저널에 게재됐다.