가장 먼 은하에서 산소 발견

두 개의 다른 천문학자 팀이 가장 먼 은하인 JADES-GS-z14-0에서 산소를 감지했습니다. 두 개의 별도 연구에서 보고된 이 발견은 유럽 남방 천문대(ESO)가 협력하는 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(ALMA) 덕분에 가능했습니다. 이 기록적인 감지로 인해 천문학자들은 초기 우주에서 은하가 얼마나 빨리 형성되었는지 다시 생각하게 되었습니다.

작년에 발견된 JADES-GS-z14-0은 지금까지 발견된 가장 먼 은하입니다. 너무 멀리 떨어져 있어서 빛이 우리에게 도달하는 데 134억 년이 걸렸습니다. 즉, 우주가 3억 년이 채 되지 않았을 때의 모습을 볼 수 있다는 뜻입니다. 현재 나이의 약 2%입니다. 칠레 아타카마 사막의 망원경 어레이인 ALMA를 이용한 새로운 산소 감지에 따르면 이 은하가 예상보다 화학적으로 훨씬 더 성숙해 있습니다.

네덜란드 라이덴 천문대의 박사 과정생이자 현재 The Astrophysical Journal에 게재가 수락된 네덜란드 주도 연구의 제1 저자인 샌더 쇼우스는 "아기만 있을 줄 알았던 곳에서 청소년을 발견한 것과 같다"고 말합니다. "결과에 따르면 은하가 매우 빠르게 형성되었고 빠르게 성숙하고 있으며, 은하의 형성이 예상보다 훨씬 빨리 일어난다는 증거가 점점 더 늘어나고 있습니다."

은하계는 보통 수소와 헬륨과 같은 가벼운 원소로 대부분 구성된 젊은 별들로 가득 찬 삶을 시작합니다. 별이 진화하면서 산소와 같은 더 무거운 원소가 생성되고, 이는 죽은 후 호스트 은하계에 분산됩니다. 연구자들은 우주가 3억 년 된 나이에 무거운 원소로 가득 찬 은하계를 가질 만큼 아직 너무 어리다고 생각했습니다. 그러나 두 개의 ALMA 연구에 따르면 JADES-GS-z14-0에는 예상보다 약 10배 더 많은 무거운 원소가 있습니다.

이탈리아 피사의 Scuola Normale Superiore의 Stefano Carniani는 "예상치 못한 결과에 놀랐습니다. 그 결과 은하 진화의 첫 단계에 대한 새로운 관점이 열렸기 때문입니다."라고 말했습니다. 그는 현재 Astronomy & Astrophysics에 게재가 수락된 논문의 주저자입니다. "은하가 유아 우주에서 이미 성숙했다는 증거는 은하가 언제, 어떻게 형성되었는지에 대한 의문을 제기합니다."

산소 감지는 또한 천문학자들이 JADES-GS-z14-0에 대한 거리 측정을 훨씬 더 정확하게 할 수 있게 해주었습니다. "ALMA 감지는 은하의 거리를 불과 0.005%의 불확실성까지 매우 정확하게 측정합니다. 1km 거리에서 5cm 이내의 정확도와 유사한 이 수준의 정밀도는 먼 은하의 속성에 대한 이해를 개선하는 데 도움이 됩니다."

피사의 Scuola Normale Superiore에서 박사 과정을 밟고 천문학 및 천체물리학 연구 [1]의 저자인 Eleonora Parlanti가 덧붙였습니다.

"이 은하계는 원래 제임스 웹 우주 망원경으로 발견되었지만, ALMA가 그 엄청난 거리를 확인하고 정확하게 결정해야 했습니다." [2] 라이덴 천문대 팀원인 리차드 바우웬스 준교수는 이렇게 말합니다. "이것은 ALMA와 JWST가 첫 번째 은하계의 형성과 진화를 밝혀내는 놀라운 시너지를 보여줍니다."

연구에 참여하지 않은 유럽 ALMA 지역 센터의 ESO 천문학자 게르고 포핑은 "JADES-GS-z14-0에서 산소를 명확하게 검출한 것에 정말 놀랐습니다. 이는 빅뱅 이후 은하가 이전에 생각했던 것보다 더 빨리 형성될 수 있음을 시사합니다.

이 결과는 ALMA가 우리 우주의 첫 은하가 형성된 조건을 푸는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.

메모

[1] 천문학자들은 적색편이로 알려진 측정법을 사용하여 매우 먼 물체까지의 거리를 결정합니다. 이전 측정에 따르면 은하 JADES-GS-z-14-0의 적색편이는 약 14.12와 14.4 사이였습니다. 두 팀은 산소 탐지를 통해 이제 적색편이를 약 14.18로 좁혔습니다.

[2] 제임스 웹 우주 망원경은 NASA, 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA)의 공동 프로젝트입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250320145026.htm