왜곡된 은하가 우주의 물음표를 형성하다

70억 년 전, 우주의 별 형성 전성기가 둔화되기 시작했습니다. 그 당시 우리 은하수는 어땠을까요? NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 우주의 물음표 형태로 단서를 발견했는데, 이는 광년의 공간에서 드물게 정렬된 결과입니다.

"우리는 관측 가능한 우주에서 이와 유사한 중력 렌즈 구성이 3~4개만 발생한다는 사실을 알고 있습니다. 이번 발견은 웹의 힘을 보여주기 때문에 흥미롭고, 앞으로 이런 종류의 천체를 더 많이 발견하게 될지도 모른다는 의미입니다." 웹의 결과를 발표한 팀의 일원인 노바스코샤 주 핼리팩스에 있는 세인트 메리 대학의 천문학자 기욤 데스프레즈의 말입니다.

이 지역은 이전에 NASA의 허블 우주 망원경으로 관찰되었지만, 흥미로운 물음표 모양을 형성하는 먼지가 많은 붉은 은하는 웹에서만 볼 수 있었습니다. 이는 허블이 감지한 빛의 파장이 우주 먼지에 갇힌 반면, 더 긴 파장의 적외선은 통과하여 웹의 기구에서 감지할 수 있기 때문입니다.

천문학자들은 두 망원경을 사용하여 은하단 MACS-J0417.5-1154를 관찰했습니다. 이 은하단은 너무 거대해서 시공간 구조를 뒤틀기 때문에 돋보기 역할을 합니다. 이를 통해 천문학자들은 은하단 뒤에 있는 훨씬 더 먼 은하의 세부 사항을 더 자세히 볼 수 있습니다. 그러나 은하를 확대하는 동일한 중력 효과는 왜곡을 일으켜 은하가 하늘을 가로질러 호를 그리며 번져 보이고 심지어 여러 번 나타나기도 합니다. 우주에서 나타나는 이러한 광학적 환상을 중력 렌즈라고 합니다.

웹이 공개한 붉은 은하는 허블이 이전에 발견한 나선 은하와 상호 작용하고 있으며, 특이한 방식으로 확대되고 왜곡되고 있습니다. 이를 위해서는 먼 은하, 렌즈, 관찰자 ​​사이에 특별하고 드문 정렬이 필요합니다. 천문학자들은 이를 쌍곡선 탯줄 중력 렌즈라고 부릅니다. 이는 웹의 이미지에서 보이는 은하 쌍의 다섯 이미지를 설명하는데, 그 중 네 개는 물음표의 꼭대기를 추적합니다. 물음표의 점은 우리의 관점에서 볼 때 우연히 올바른 장소와 시공간을 차지하는 관련 없는 은하입니다.

연구팀은 수십억 광년 떨어진 은하계에서 별 형성 위치를 감지하는 Webb NIRISS(Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) 장비의 능력에 대한 사례 연구를 진행하는 것 외에도 물음표 모양을 강조하지 않을 수 없었습니다. "이건 정말 멋진 모양이에요. 이런 놀라운 이미지 때문에 저는 어렸을 때 천문학에 관심을 갖게 됐어요." 팀의 주요 연구원 중 한 명인 세인트 메리 대학교의 천문학자 마르신 사위키가 말했습니다.

"은하 내에서 별 형성이 언제, 어디서, 어떻게 일어나는지 아는 것은 우주의 역사에서 은하가 어떻게 진화했는지 이해하는 데 중요합니다." 허블의 자외선과 웹의 적외선 데이터를 모두 사용하여 은하에서 새로운 별이 형성되는 위치를 보여준 세인트 메리 대학교의 천문학자 비센테 에스트라다-카펜터의 말입니다. 결과에 따르면 별 형성은 두 은하 모두에서 널리 퍼져 있습니다. 또한 스펙트럼 데이터는 새로 발견된 먼지 은하는 정면 나선 은하와 같은 거리에 있으며 상호 작용을 시작할 가능성이 있음을 확인했습니다.

"물음표 쌍의 두 은하는 여러 밀집 지역에서 활발한 별 형성을 보이는데, 이는 두 은하의 가스가 충돌한 결과일 가능성이 높습니다." 에스트라다-카펜터가 말했습니다. "그러나 두 은하의 모양이 너무 흐트러져 보이지 않으므로 아마도 서로의 상호 작용이 시작되는 것을 보고 있을 것입니다."

"별 형성이 절정에 달했던 수십억 년 전에 본 이 은하들은 그 당시 은하수 은하가 가졌을 질량과 비슷합니다. Webb은 우리 은하의 청소년 시절이 어땠을지 연구할 수 있게 해 줍니다."라고 Sawicki는 말했습니다.

이 연구의 Webb 이미지와 스펙트럼은 Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey(CANUCS)에서 나왔습니다. 이 연구 논문은 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 에 게재되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240904141506.htm