과학자들은 NASA Webb Telescope의 우주에 대한 새로운 관점에 경탄합니다.
우주는 138억 년 전에 어둠 속에서 태어났고, 수억 년 후 최초의 별과 은하가 탄생한 후에도 이들 역시 어둠 속에 머물렀습니다. 시간과 팽창하는 우주에 의해 늘어나는 그들의 찬란한 빛은 적외선으로 흐려져 모든 눈과 도구가 접근할 수 없도록 하고 우리의 시작에 대한 다른 단서를 제공합니다.
지금까지. 화요일에 지금까지 지어진 가장 강력한 우주 관측소인 제임스 웹 우주 망원경이 이전에는 볼 수 없었던 초기 우주의 장관을 이루는 슬라이드 쇼를 선보였습니다. 검은 벨벳 위의 보석처럼 하늘을 뒤덮은 고대 은하. 성간 먼지의 적운 구름 깊은 곳에서 빛나는 갓 태어난 별. 외계행성의 대기에 있는 수증기의 힌트.
그것들의 합은 우주에 대한 새로운 시각이자 한때 새롭게 보였던 우주에 대한 시각입니다.
메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 천체 물리학자이자 망원경의 운영 관리자인 제인 릭비는 “그건 항상 존재했다”고 말했다. “우리는 거기에 무엇이 있는지 보기 위해 망원경을 만들어야 했습니다.”
웹 망원경(NASA의 허블 우주 망원경의 후계자로서 30년에 걸쳐 거의 100억 달러 제작)은 우주 역사의 이 영역에 접근하고 최초의 별과 은하를 연구하며 더 가깝고 잠재적으로 거주 가능한 세계를 찾을 수 있는 장비를 갖추고 있습니다. NASA, 유럽 우주국 및 캐나다 우주국의 협력입니다.
망원경의 수석 프로젝트 과학자인 John Mather는 “우리는 빅뱅에서 가장 먼저 나올 것을 찾고 있습니다.
바이든 대통령, 시사회 제안 월요일 오후에 그는 NASA 관리들과 천문학자들이 우주에 대해 촬영한 가장 깊은 이미지라고 극찬한 것을 소개했을 때 NASA의 컴퓨터에서 더 많은 데이터가 쏟아져 나오면서 이번 주가 지나기 전에 통과될 것입니다.
SMACS 0723이라고 불리는 멀리 떨어진 성단의 이미지는 하늘을 가로질러 쏟아진 훨씬 더 먼 은하의 존재를 보여주었다. 은하단의 중력장에 의해 가시성으로 확대된 그 은하들의 빛은 130억 년 전에 시작되었습니다.
우주를 바라보는 것은 과거를 들여다보는 것이다. 빛은 진공 상태를 통해 초당 186,000마일 또는 연간 6조 마일에 가까운 속도로 이동합니다. 10광년 떨어진 별을 관찰하는 것은 10년 전 빛이 표면을 떠났을 때 존재했던 그대로의 별을 보는 것입니다. 별이나 은하가 멀어질수록 나이가 들수록 모든 망원경은 일종의 타임머신이 됩니다.
천문학자들은 가장 멀리 떨어져 있는 가장 오래된 별이 오늘날 우리가 보는 별과 다를 수 있다고 이론화합니다. 최초의 별은 빅뱅에서 남겨진 순수한 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 태양보다 훨씬 더 무겁게 자랄 수 있으며, 그 다음에는 현재 대부분의 은하의 중심을 채우고 있는 종류의 초거대질량 블랙홀로 빠르고 격렬하게 붕괴될 수 있습니다.
새로운 사진은 센터의 과학 커뮤니케이션 부국장인 미셸 탈러(Michelle Thaller)가 주최한 고다드 우주 비행 센터(Goddard Space Flight Center)에서 1시간 동안 진행된 행사에서 공개되었으며 전 세계에 비디오가 멈췄습니다. 몇 마일 떨어진 볼티모어의 우주 망원경 과학 연구소(Space Telescope Science Institute)에서는 새로운 이미지가 화면에 번쩍이는 동안 천문학자들이 으르렁거리고 고함을 질렀고, 울고, 경악했습니다. 이는 그들의 망원경이 기대했던 것보다 훨씬 더 잘 작동하고 있다는 증거였습니다.
한 적외선 스카이스케이프는 페가수스자리에 아마도 빽빽하게 들어찬 5개의 은하인 스테판의 오중주를 보여주었다. 넷은 중력의 춤에 너무 밀접하게 참여하여 결국 합쳐집니다. 실제로, 그 이미지는 두 은하가 서로 별을 떼어내면서 가열되고 있던 먼지 띠를 보여주었다.
폭발한 별의 잔해인 남반구 성운을 찍은 사진에서 다환 방향족 탄화수소(PAHs)로 알려진 복잡한 탄소 분자가 그 한가운데에 떠 있다는 힌트가 드러났습니다. 이러한 분자는 공간을 떠돌다가 구름에 정착하여 새로운 별, 행성, 소행성 등을 낳고 이후에 생명이 싹트게 될 모든 것을 낳습니다.
워싱턴 대학의 천문학 명예 교수인 브루스 발릭(Bruce Balick)은 “아마도 이 별들에서 PAHs의 형성은 생명이 어떻게 시작되었는지에 있어 매우 중요한 부분일 것입니다.”라고 말했습니다. “난 미쳤어.”
가장 눈에 띄는 이미지는 은하수에서 가장 밝고 폭발적인 별들의 고향이자 별의 보육원이기도 한 광대하고 소용돌이치는 먼지 구름인 용골 성운이었습니다. 적외선으로 본 이 성운은 천문학자들이 이전에 본 적이 없는 수백 개의 별이 점재해 있는 침식된 해안 절벽과 흡사했습니다.
망원경의 프로젝트 과학자인 Amber Straughn은 험준한 구조를 가리키며 “이 이미지에서 무엇을 불러야 할지 파악하는 데 시간이 좀 걸렸습니다.”라고 말했습니다.
Straughn 박사는 자신의 행성이 있는 별들로 가득 찬 성운의 규모에 대해 생각하지 않을 수 없다고 덧붙였습니다.
그녀는 “우리 인간은 정말로 우주와 연결되어 있다”고 말했다. “우리는 이 풍경에서 같은 것들로 만들어졌습니다.”
천문학자들과 전 세계의 시계 파티에서는 한결같은 안도와 찬사를 받았습니다.
30년 전 망원경을 설계하는 데 중요한 역할을 했던 카네기 천문대의 천문학자 앨런 드레슬러는 “이 사건은 나를 완전히 놀라게 했다”고 말했다. “생각보다 피곤하지 않은 것 같아요.”
그는 다음과 같이 덧붙였습니다. “우주에 대한 우리의 이해는 허블이 있었던 것만큼 커질 것입니다. 우리는 위대한 모험을 하고 있습니다.”
하늘을 나는 ‘먹방 광란’
화요일에 공개된 사진과 기타 데이터는 새로운 망원경의 범위와 위력을 과시하고 대중의 관심을 끌기 위한 이미지의 능력에 대해 영상 전문가와 공공 지원 전문가로 구성된 소규모 팀에 의해 선택되었습니다.
다음 6개월 동안 NASA의 연구 결과가 뒤따를 것입니다. 조기 출시 과학 프로그램. 월요일에 Biden이 보여준 것보다 훨씬 더 먼 은하의 이미지를 포함한 일부 결과는 이번 주 후반에 제공될 예정입니다. 목요일에는 망원경과 그 장비를 테스트하는 동안 수집된 모든 데이터를 사용할 수 있게 됩니다.
이제 이미지가 나왔으니 “천문학자가 열광할 것입니다!” 40년 전 망원경 프로그램의 창시자이자 캘리포니아 대학교 산타크루즈의 연구원인 가스 일링워스는 이메일에 이렇게 적었습니다.
Webb 시대를 시작하기 위한 Early Release Science Programs에는 태양계, 은하계, 은하계 공간, 거대한 블랙홀 및 별의 진화에 대한 연구가 포함됩니다.
다가오는 NASA 임무의 목표인 유로파와 같은 목성과 목성의 수많은 흥미로운 위성이 한 초점이 될 것입니다. 다음을 포함하여 외계행성에 대한 두 가지 다른 연구가 수행될 것입니다. 트라피스트-1 시스템, 40광년 떨어진 곳에 7개의 행성이 희미한 적색 왜성 주위를 도는 곳입니다. 그 행성들 중 3개는 표면에 물이 존재할 수 있는 생명체 거주 가능 지역을 도는 지구 크기의 암석입니다.
보이지 않는 빛을 꿈꾸며
허블 우주 망원경이 지난 30년 동안 천문학을 정의한 것처럼 NASA는 웹이 우주와의 만남을 간절히 기다려온 새로운 세대의 연구원들을 위한 분야를 정의할 것으로 기대합니다.
오랜만에 왔어요. 차세대 우주망원경이 진화하면서 시작된 것 열을 감지할 수 있는 적외선 망원경으로 우주에서 가장 오래된 별과 은하에서.
우주가 팽창하고 있기 때문에 초기의 별과 은하는 구급차의 사이렌 소리가 속도에 따라 더 낮은 음역으로 이동하는 것처럼 빛이 더 길고 붉은 파장으로 이동하는 속도가 너무 빨라 지구에서 멀어지고 있습니다. 가장 멀리 있고 가장 오래된 은하와 별에서 오는 빛은 한때 파란색이었지만 이제는 눈에 보이지 않는 적외선 “열” 복사입니다. 탄소, 오존, 그리고 우주 생물학자들이 관심을 갖고 있는 다른 분자들로부터의 복사도 마찬가지입니다.
초기 계획 위원회는 망원경이 지름이 최소 4미터(허블의 경우 너비가 2.4미터에 불과)이고 적외선에 매우 민감해야 하며 비용이 10억 달러에 이를 것이라고 결론지었습니다. NASA의 관리자인 Dan Goldin은 이 아이디어가 마음에 들었지만 4미터 망원경이 첫 번째 별을 보기에는 너무 작아서 크기를 8미터로 늘렸습니다.
그러나 크기가 두 배로 늘어난 이 망원경은 더 이상 기존 로켓에 탑재되지 않습니다. 그것은 망원경의 거울이 접힐 수 있어야 하고 공간에서 스스로 펼쳐져야 한다는 것을 의미했습니다. NASA는 결국 허블의 7배의 집광력을 가진 6.5미터 너비의 거울에 정착했습니다.
게다가, 망원경 자체의 열이 멀리 떨어진 별에서 나오는 희미한 방출을 휩쓸지 않도록 망원경은 화씨 영하 380도까지 냉각되어야 합니다. (한 장비는 화씨 영하 447도, 절대 영도보다 몇 도 높은 온도로 훨씬 더 추워야 했습니다.) 이것은 망원경을 차양 뒤에 영구적으로 주차함으로써 달성되었습니다.
그러나 장비를 개발하고 구축하는 데 따르는 모든 어려움이 남아 있었습니다. 1990년에 나사는 기형 거울을 가지고 허블을 궤도로 보냈습니다. 여전히 그 당혹감으로 인해 기관은 새 망원경을 위해 길고 값비싼 테스트 프로그램을 고안했습니다. 가격표는 80억 달러로 치솟았고 2011년 의회는 이 프로젝트를 거의 취소했습니다.
Dr. Dressler는 “Webb는 완벽한 폭풍이 되었습니다.”라고 회상했습니다. “값이 비싸질수록 고장이 나지 않는다는 것이 더 중요했고, 그로 인해 비용이 더 많이 들었습니다.”
한 초기 테스트 중에 태양 보호막이 찢어졌습니다. “100억 달러짜리 망원경으로 작업할 때 작은 문제는 없습니다.”라고 NASA의 과학 임무 부국장인 Thomas Zurbuchen이 말했습니다. “굵은 글씨와 그렇지 않은 것을 구분하기 어렵습니다.”
천문학자를 위한 크리스마스
Webb 망원경은 2011년부터 망원경의 프로젝트 관리자로 일하고 있는 Bill Ochs에 따르면 약 20,000명의 엔지니어, 천문학자, 기술자 및 관료의 결합된 노력을 나타냅니다. 이제 Webb 망원경은 결합된 중력장이 있는 L2라는 지점에서 태양을 공전하고 있습니다. 태양과 지구의 안정적인 휴식처를 만듭니다. 18개의 금으로 코팅된 베릴륨 육각형으로 만들어진 거울은 거대한 삽의 칼날 위에 떠 있는 해바라기를 연상시킵니다. 이 자외선 차단제는 망원경을 차갑게 유지하고 우리 별에서 항상 바깥쪽을 가리키는 자외선 차단제입니다.
Webb의 모든 문제는 크리스마스 아침에 사라졌습니다. 프랑스령 기아나에서 완벽한 발사가 망원경을 들어 수백 개의 “단일 실패 지점”을 넘어 예상보다 두 배 많은 기동 연료와 20년 경력의 가능성을 남겼을 때였습니다. 과학. 거울은 또한 가장 짧은 파장의 빛을 감지하는 능력이 예상보다 두 배 더 우수하여 망원경의 분해능을 높이는 것으로 나타났습니다.
화요일에 Goddard 행사가 마무리되자 Dr. Zurbuchen과 Dr. Mather가 무대에 올라 오랫동안 함께 일한 팀을 축하하고 칭찬했습니다. 매더 박사는 망원경이 성공하지 못할 것이라고 걱정한 적이 없다고 말했습니다. “그래야 할 수도 있겠지만” 그가 덧붙였다.
주르부헨 박사는 “걱정하는 만큼 돈을 받습니다.”라고 반박했습니다.
출처: https://www.nytimes.com/live/2022/07/12/science/webb-telescope-images-nasa
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