고대 '암흑기'의 은하계 잔해가 포착되다

 

지금까지 관측된 가장 먼 은하 중 하나는 회전하고 있을 가능성이 매우 높다고 천문학자들은 말합니다. 일본 와세다 대학의 Tsuyoshi Tokuoka가 이끄는 국제 팀은 칠레의 ALMA(Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) 관측을 사용하여 움직임을 발견했습니다. 그 결과는 새로 형성된 은하의 진화에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공하고 JWST(James Webb Space Telescope)로 향후 관측에 유용한 지침을 제공할 수 있습니다.

 

은하가 처음 형성되기 시작했을 때 우주는 사실상 모든 물질이 차갑고 투명한 시기인 "암흑기"에 있었습니다. 물질이 중력에 의해 붕괴되면서 은하가 형성되었고 초기 은하 중심에서 별 형성이 시작되었고 암흑기를 끝낸 소위 "재이온화 시대"를 촉발했습니다. 거기에서 별의 형성은 회전하는 은하 원반으로 퍼져나갔고, 거기에는 현재 새로운 별들이 살고 있습니다.

 

천문학자들은 이 고대 은하계를 지배했던 물리학에 대해 아직도 배워야 할 것이 많습니다. 은하 회전의 기원을 포함하여 이러한 질문에 새로운 빛을 비추기 위해 Tokuoka와 동료들은 ALMA의 관찰에 의존했습니다. 이 장비는 인상적인 공간 및 주파수 분해능으로 인해 멀리 떨어져 있고 고도로 적색 편이된 은하의 관측에 혁명을 일으켰습니다.

 

최신 연구에서 연구원들은 ALMA를 사용하여 MACS1149-JD1을 연구했습니다. MACS1149-JD1은 100억 광년 이상 떨어져 있는 중력 렌즈 은하로 지금까지 확인된 가장 먼 물체 중 하나입니다. 천문학자들은 분광학을 통해 JD1에 대략 3억 년 된 별들이 포함되어 있으며, 그 기원이 우주의 암흑기(빅뱅 이후 2억 7천만 년 후) 내부에 있음을 발견했습니다.

 

 

다른 적색편이

연구팀은 JD1에서 이중 이온화 산소(O III)가 방출하는 특징적인 파장을 조사했습니다. 이 가스는 초신성 잔해에서 널리 발견되며 성간 물질의 핵심 구성 요소입니다. ALMA의 해상도 덕분에 팀은 은하의 다른 부분에서 O III 방출의 적색편이 변화를 식별할 수 있었습니다. 이것은 JD1의 성간 매체에 있는 물질의 속도 변화를 보여주었습니다. 은하의 한쪽 면은 뚜렷하게 다른 적색 편이를 나타냅니다.

 

이 관측은 은하가 회전하고 있음을 확인하기 위해 충족해야 하는 거의 모든 기준을 충족했으며, 지금까지 발견된 회전하는 원반의 가장 초기 사례가 되었습니다. 회전 속도도 우리 은하를 포함한 다른 은하에서 발견되는 것보다 훨씬 느렸습니다. 이는 JD1의 회전 운동이 아직 초기 단계에 있음을 시사합니다.

 

The Astrophysical Journal Letters 에 설명된 결과는  천문학자들이 우주 전체 역사의 95% 이상에 걸친 은하 회전 속도에 대한 기록을 가지고 있음을 의미하며, 팀원들은 이것이 은하의 물리적 특성을 이해하는 데 중요한 단계라고 말합니다. 은하계는 진화한다. Tokuoka와 동료들은 이제 남아 있는 많은 질문이 JWST의 도움으로 곧 답을 얻을 수 있기를 희망합니다. JWST를 통해 은하계 내부의 특정 항성 인구의 나이를 식별할 수 있습니다.