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UDFy-38135539 은하, 가장 멀리 떨어진 은하 기록 갱신하다


우주의 역사를 찾기 위한 천문학자의 탐구는 쉼없이 지속되었죠. 그 목표 중 하나가 바로 가장 멀리 떨어진 은하 즉, 우주 탄생후 가장 초기에 형성된 은하를 찾는 것이었습니다.

대략적으로 우주의 나이를 130억년 정도로 추정하고 있는데, 이번에 그에 근접한 원시 은하를 발견했다고 기사가 네이쳐지 2011년 10월 20일자에 나왔습니다.

그 은하의 이름은 UDFy-38135539로서, 추정하기로 빅뱅 후 약 6억년때 발산된 빛이 지금 발견된 것으로 보입니다. 즉, 우주가 형성되어 가고 있을때의 은하를 지금 우리가 발견했다는 것이죠.
이번 발견 이전까지는 빅뱅 후 약 7.5억년에 발산된 은하가 가장 멀리 떨어져 있던 은하였습니다.
여기 첨부된 이미지를 통해 은하의 나이를 추정해 보면, 약 1억년 정도 되어 보이고 질량은 지금 우리 은하수 은하의 1~10% 정도로 관측된다고 합니다.

이번 발견에서 특히 흥미로운 부분이 있는데, 바로 빅뱅 후 6억년 쯤이면 일명 재이온화(reionization)라고 불리는 기간에 이 은하가 형성되고 있다는 것입니다.

130억년 전 빅뱅당시의 우주는 이온화된 뜨거운 공과 같았습니다. 
이 가스 덩어리가 시간이 지나면서 순차적으로 냉각되고 양자(protons)와 전자(electrons)와 생성되어 수소를 형성하게됩니다. 
그러고 나서야 별과 은하의 역사가 시작되는거죠. 빛을 발하고 뜨겁게 데워지기도 하고 그리고 재이온화(reionizing)하기도 하고...
바로 UDFy-38135539 은하는 이렇게 재이온화 단계의 우주를 엿볼 수 있는 창이 되는 것이죠.

UDFy-38135539 은하가 존재할 것이라는 첫번째 힌트는 지난해 허블우주망원경의 Wide Field Camera에 의해 촬영된 근 적외선 이미지 안에 희미한 원점(a faint blob)이 발견되고 이것을 분석하면서 시작되었습니다. 
그리고 이 빛의 거리를 확인하기 위해 과학자들은 특징적인 신호인 일명 Lyman-α line(라이만 알파선. 수소원자 또는 수소 같은 이온의 바닥상태와 주양자수 n=2의 상태 사이의 전이에 의해 생기는 공명선(共鳴線). 보통 은하에서 발산되는 빛 스펙트럼에서 볼 수 있다)을 찾기 위해 노력을 기울였는데요.  Lyman-α line은 전자가 수소 원자 안에서 두 개의 다른 에너지 레벨 사이를 이동할때 나타나곤 합니다. 이 빛의 파장은 발산되는 원천과의 거리와 움직임에 의해 스펙트림의 빨강 끝 쪽으로 움직이게됩니다. 이 '적색편이(redshift)'는 오래된 대상(즉, 멀리있는 대상)일 수록 더 커지게 됩니다. 따라서 그 정도에 따라 천문학자들은 그 대상의 나이를 가늠할 수 있게 되는거죠. 

이 최초의 정보를 바탕으로 과학자들은 칠레에 있는 초대형 망원경인 Very Large Telescope를 통해 Lyman-α line을 찾을 수 있었고, 그 값을 계산하여 8.55 정도의 적색편이를 나타낸다는 사실을 밝혀냈습니다. 즉, 그 은하의 빛이 빅뱅 후 6억년 후에 발산된 빛이라는 것을 알게 된 것이죠.

물론 미션을 수행하면서 많은 어려움도 있었는데, 그중 가장 과학자들을 곤혹스럽게 했던 것은 바로 지구의 대기였습니다. 워낙에 미세한 빛을 분석하는 작업이라 지구의 대기가 약간의 영향을 끼치게 되더라도 그 결과치는 크게 영향을 받기 때문이겠죠. 그래서 연구팀이 결과에 확신을 갖기까지 수 개월이 걸렸다고 합니다.

한편 이 미션에 참가했던 영국 에딘버러 대학의 James Dunlop 교수는 이 발견을 '만약 이 모든 것이 사실로 밝혀진다면 정말 놀라울 것'이라고 말했습니다. 그러면서 다른 구체적이고 과학적인 정보는 없이 스펙트럼 상의 한 줄기 선으로부터 추정한 결과이기 때문에 논쟁거리도 될 수 있을거라고도 말을 했습니다.


이제 이 초기 은하는 천문학자들의 대표적인 연구모델이 되겠죠. 

by Lachrimae | 2010/10/26 16:47 | Galaxy | 트랙백 | 덧글(0)

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