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GRB 090423

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목차

1. 개요

GRB 090423은 2009년 4월 23일 사자자리 방향에서 감지된 감마선 폭발로, 당시 분광 적색편이 8.2를 기록하며 가장 멀리 떨어진 천체로 관측되었다. 이 폭발은 빅뱅 이후 약 6억 3천만 년에 발생했으며, 지구에서 약 298억 광년 떨어진 곳에서 발생했다. GRB 090423의 발견은 초기 우주 연구에 중요한 이정표가 되었으며, 제1세대 별의 존재 가능성을 시사했다.

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GRB 090423
발견 정보
명칭GRB 090423
종류감마선 폭발
발견 시기약 130억 년 전
탐지 시기2009년 4월 23일 07:55:19 (UTC)
발견자스위프트
지속 시간약 10초
별자리사자자리
위치 정보
적색 편이8.0 ≤ z ≤ 8.3
최대 시등급17.94 ± 0.04 (K)
거리약 300억 광년
겉보기 후퇴 속도292880 km/s
실제 후퇴 속도619154 km/s
겉보기 거리131억 광년
실제 거리298억 광년

2. 발견 및 초기 관측

GRB 090423은 2009년 4월 23일 07시 55분 19초(UTC)에 스위프트 위성에 의해 처음 발견되었다.[1][2] 이 폭발은 사자자리 방향에서 발생했으며, 약 10초 동안 지속되었다.[1][2] 스위프트는 폭발 후 77초 만에 해당 지점에 대한 150초 노출을 시도했지만, 광학적 또는 자외선 잔광은 감지하지 못했다.[2]

스위프트 위성의 초기 관측 이후, 지상 망원경들이 연이어 GRB 090423을 관측하기 시작했다. 폭발 후 20분 이내에 나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT의 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다.

이후 스페인 카나리아 제도에 위치한 이탈리아 TNG, 칠레 라 실라 천문대의 GROND, ESO의 VLT 등 여러 지상 망원경들이 GRB 090423의 잔광을 관측하고 적색편이를 측정했다. CARMA 관측소는 92.5 GHz 주파수에서 관측을 수행했지만, 잔광을 감지하지 못했다.[10]

GRB 090423의 관측 결과, 적색편이 값은 초기 보고에서 7~9 사이로 측정되었으나, 최종적으로 네이처에 게재된 논문에서 8.26으로 확정되었다.[32]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)관측 내용
4월 23일 07:55스위프트가 GRB 090423의 발견을 처음 보고.
4월 23일 07:58미국의 여러 팀이 관측 시작.
4월 23일 11:00UKIRT가 적외선 잔광을 관측.
4월 23일 15:00제미니 북 망원경의 Cucchiara 등의 팀이 적색 편이를 9로 보고.
4월 23일 20:30Cucchiara가 적색 편이를 7에서 9로 보고.
4월 23일 22:00이탈리아의 TNG가 관측 시작.
4월 23일 23:00칠레의 GROND가 7개의 밴드로 관측 시작.
4월 24일 01:30VLT가 관측 시작.
4월 24일 03:00GROND의 Olivares 등의 관측 팀이 적색 편이를 8로 보고.
4월 24일 03:15이탈리아의 Thöne 등의 관측 팀이 적색 편이를 7.6으로 보고.
4월 24일 07:30VLT의 Tanvir 등의 관측 팀이 적색 편이를 8.2로 보고.
4월 24일 14:00이탈리아 관측 팀이 전회 관측 결과인 7.6을 8.1로 수정.
4월 25일 03:45Krimm 등의 팀이 스위프트의 BAT 관측 결과로부터 GRB 090423이 긴 폭발인지 짧은 폭발인지를 나타내는 래그 분석 결과를 발표.
4월 25일 10:40VLA에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.
4월 26일 18:30GROND가 최종 보고로 적색 편이 8.0을 발표.
4월 28일 00:30뷔르 고원 전파 간섭계가 0.2mJy 영역에서 잔광을 관측.
4월 28일 02:00CARMA가 0.7mJy 이상에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.


2. 1. 스위프트 위성의 감지

2009년 4월 23일 07:55:19 UTC에 스위프트 위성은 사자자리 방향에서 약 10초 동안 지속된 폭발을 감지했다.[1][2] 스위프트는 GRB 090423이 발생한 지점을 특정했고, 폭발 후 77초 만에 스위프트 UVOT 광도계 시스템이 해당 지점에 대한 150초 노출을 시도했지만, 광학적 또는 자외선 잔광은 감지하지 못했다.[2]

폭발 발견 몇 분 후, 지상 망원경들이 해당 지점을 관측하기 시작했다. 폭발 후 20분 이내에 나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 스위프트가 지목한 위치에서 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT에 의한 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다.

GRB 090423은 협정 세계시 2009년 4월 23일 7시 55분 19초에 스위프트에 의해 발견되었다.[32] 감마선 방출은 10초로,[35] 대질량 별이 폭발하는 2초 이상의 감마선 폭발로 분류된다.[36][37]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)
4월 23일 07:55스위프트가 GRB 090423의 발견을 처음 보고.
4월 23일 07:58미국의 여러 팀이 관측 시작.
4월 23일 11:00UKIRT가 적외선 잔광을 관측.


2. 2. 지상 망원경 관측

스위프트 위성이 GRB 090423을 감지한 후, 지상 망원경들이 해당 지점을 관측하기 시작했다. 폭발 후 20분 이내에 나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 적외선 광원을 발견했다.[3] 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다.

C.C. 토네와 파올로 다반조 팀은 스페인 카나리아 제도에 위치한 이탈리아 TNG 3.6m 망원경을 사용하여 잔광을 관측했다.[11]

유럽 남방 천문대 (ESO)는 VLT를 운영한다.[7] GRB는 스위프트가 처음 감지했을 때 칠레에서 보이지 않았지만, 다음날 새벽에는 라 실라 천문대에서 GROND로 관측할 수 있었다.[8][9]

CARMA 관측소는 92.5 GHz 주파수에서 관측을 수행했지만, 잔광을 감지하지 못하고 잔광의 플럭스 밀도에 대해 0.7 mJy의 3 시그마 상한을 설정했다.[10]

이후 지상 관측소들이 잇달아 GRB 090423을 관측했고, 잔광으로부터 적색 편이 값을 구했다. 적색 편이 값이 매우 커 관측이 어려웠고, 초기 보고 값은 정밀도가 낮았다. 4월 26일 단계에서 적색 편이 값은 8.0으로 구해졌지만[38], 최종적으로 6월 8일에 네이처에 게재된 논문에서 8.26으로 정해졌다.[32]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)망원경적색편이
4월 23일 07:58미국의 여러 팀이 관측 시작.
4월 23일 11:00UKIRT-
4월 23일 15:00제미니 북 망원경9
4월 23일 20:30제미니 북 망원경7에서 9로 수정
4월 23일 22:00TNG-
4월 23일 23:00GROND-
4월 24일 01:30VLT-
4월 24일 03:00GROND8.0 ± 0.5
4월 24일 03:15TNG7.6
4월 24일 07:30VLT8.2
4월 24일 14:00TNG8.1
4월 25일 10:40VLA관측 불가
4월 26일 18:30GROND8.0 ± 0.4
4월 28일 00:30뷔르 고원 전파 간섭계0.2mJy 영역에서 잔광 관측
4월 28일 02:00CARMA0.7mJy 이상에서 관측 불가


2. 2. 1. 영국 적외선 망원경 (UKIRT)

나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 스위프트가 지목한 위치에서 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT에 의한 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다. 그들은 VLT로 1.13 마이크로미터 이상에서 플럭스 감소를 관측했다.[4]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)
4월 23일 11:00UKIRT가 적외선 잔광을 관측.


2. 2. 2. 초대형 망원경 (VLT)

나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 스위프트가 지목한 위치에서 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT에 의한 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다. 그들은 VLT로 1.13 마이크로미터 이상에서 플럭스 감소를 관측했다.[4] 이러한 감소가 라이먼 알파 흡수에 의한 것으로 간주하여, 중성 수소에 의한 은하간 매질에서, GRB 090423에 대한 적색편이 8.2를 계산했다.[5]

국제 천문 기구인 유럽 남방 천문대 (ESO)는 탄비르 등이 보고한 스펙트럼을 얻은 VLT를 운영한다.[7] GRB는 스위프트가 07:55 UTC에 폭발을 처음 감지했을 때 칠레에서 보이지 않았지만, 다음날 03:00 UTC에는 보였으며, 이를 통해 감마선 폭발 광학/근적외선 검출기 (GROND)가 라 실라 천문대에서 폭발을 관측하고 다른 곳에서 보고된 값과 일치하는 광도 적색편이를 찾을 수 있었다.[8][9]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)내용
4월 24일 01:30VLT가 관측 시작.
4월 24일 07:30VLT의 Tanvir 등의 관측 팀이 적색 편이를 8.2로 보고.


2. 2. 3. 갈릴레오 국립 망원경 (TNG)

C.C. 토네와 파올로 다반조 팀은 스페인 카나리아 제도에 위치한 이탈리아 TNG 3.6m 망원경을 사용하여 GRB 090423의 잔광을 관측했다.[11] 그들은 2시간 동안의 전자기 스펙트럼을 얻었으며, 이를 결합하면 잔광 위치에서 매우 약한 신호를 나타냈다. 그들은 또한 1.1 마이크로미터 부근에서 플럭스 감소를 관찰했으며, GRB 090423에 대해 8.1의 적색편이를 보고했는데, 이는 탄비르 등의 보고와 오차 범위 내에서 일치한다.[6] 8.1의 적색편이는 폭발이 방출체의 국소 좌표계에서 약 1.2초 동안 지속되었으며, 관측된 10초에 따라 이에 맞춰 적색편이 되었을 수 있음을 시사한다.

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)내용
4월 23일 22:00이탈리아의 TNG가 관측 시작.
4월 24일 03:15이탈리아의 Thöne 등의 관측 팀이 적색 편이를 7.6으로 보고.
4월 24일 14:00이탈리아 관측 팀이 전회 관측 결과인 7.6을 8.1로 수정.


2. 2. 4. 기타 관측소

나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 스위프트가 지목한 위치에서 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT에 의한 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다. 그들은 VLT로 1.13 마이크로미터 이상에서 플럭스 감소를 관측했다.[4] 이러한 감소가 라이먼 알파 흡수에 의한 것으로 간주하여, 중성 수소에 의한 은하간 매질에서, GRB 090423에 대한 적색편이 8.2를 계산했다.[5]

C.C. 토네와 파올로 다반조 팀은 스페인 카나리아 제도에 위치한 이탈리아 TNG 3.6m 망원경을 사용하여 GRB 090423의 잔광을 관측했다.[11] 그들은 2시간 동안의 전자기 스펙트럼을 얻었으며, 이를 결합하면 잔광 위치에서 매우 약한 신호를 나타냈다. 그들은 또한 1.1 마이크로미터 부근에서 플럭스 감소를 관찰했으며, GRB 090423에 대해 8.1의 적색편이를 보고했는데, 이는 탄비르 등의 보고와 오차 범위 내에서 일치한다.[6]

유럽 남방 천문대 (ESO)는 탄비르 등이 보고한 스펙트럼을 얻은 VLT를 운영한다.[7] GRB는 스위프트가 07:55 UTC에 폭발을 처음 감지했을 때 칠레에서 보이지 않았지만, 다음날 03:00 UTC에는 보였으며, 이를 통해 감마선 폭발 광학/근적외선 검출기 (GROND)가 라 실라 천문대에서 폭발을 관측하고 다른 곳에서 보고된 값과 일치하는 광도 적색편이를 찾을 수 있었다.[8][9]

마지막으로 이 사건 동안 데이터를 수집한 관측소는 전파 천문학 연구 복합체 (CARMA) 관측소였다. CARMA에 의한 GRB 090423의 관측은 92.5 GHz 주파수에서 이루어졌다. 잔광이 감지되지 않았지만, 그들은 잔광의 플럭스 밀도에 대해 0.7 mJy의 3 시그마 상한을 설정할 수 있었다.[10]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)망원경적색편이
4월 23일 11:00UKIRT-
4월 23일 22:00TNG-
4월 23일 23:00GROND-
4월 24일 01:30VLT-
4월 24일 03:00GROND8
4월 24일 03:15TNG7.6
4월 24일 07:30VLT8.2
4월 24일 14:00TNG8.1
4월 25일 10:40VLA관측 불가
4월 28일 00:30뷔르 고원 전파 간섭계0.2mJy 영역에서 잔광 관측
4월 28일 02:00CARMA0.7mJy 이상에서 관측 불가


2. 3. 관측 일지

2009년 4월 23일 07:55:19 UTC에 스위프트 위성은 약 10초 동안 지속된 폭발을 감지했으며, 이는 사자자리 방향에서 발생했다.[1][2]

스위프트는 GRB 090423이 발생한 지점을 특정했고, 폭발 후 77초 만에 스위프트 UVOT 광도계 시스템이 해당 지점에 대한 150초 노출을 시도했지만, 광학적 또는 자외선 잔광을 감지하지 못했다.[2] 폭발 발견 몇 분 후, 지상 망원경들이 해당 지점을 관측하기 시작했다. 폭발 후 20분 이내에 나이얼 탄비르와 그의 팀은 하와이 마우나 케아에 있는 영국 적외선 망원경(UKIRT)을 사용하여 스위프트가 지목한 위치에서 적외선 광원을 발견했다.[3] UKIRT에 의한 초기 관측은 eSTAR 프로젝트를 통해 자율적으로 시작되었다. 그들은 VLT로 1.13 마이크로미터 이상에서 플럭스 감소를 관측했다.[4] 이러한 감소가 라이먼 알파 흡수에 의한 것으로 간주하여, 중성 수소에 의한 은하간 매질에서, GRB 090423에 대한 적색편이 8.2를 계산했다.[5] C.C. 토네와 파올로 다반조 팀은 스페인 카나리아 제도에 위치한 이탈리아 TNG 3.6m 망원경을 사용하여 GRB 090423의 잔광을 관측했다.[11] 그들은 2시간 동안의 전자기 스펙트럼을 얻었으며, 이를 결합하면 잔광 위치에서 매우 약한 신호를 나타냈다. 그들은 또한 1.1 마이크로미터 부근에서 플럭스 감소를 관찰했으며, GRB 090423에 대해 8.1의 적색편이를 보고했는데, 이는 탄비르 등의 보고와 오차 범위 내에서 일치한다.[6] 8.1의 적색편이는 폭발이 방출체의 국소 좌표계에서 약 1.2초 동안 지속되었으며, 관측된 10초에 따라 이에 맞춰 적색편이 되었을 수 있음을 시사한다.

국제 천문 기구인 ESO는 탄비르 등이 보고한 스펙트럼을 얻은 VLT를 운영한다.[7] GRB는 스위프트가 07:55 UTC에 폭발을 처음 감지했을 때 칠레에서 보이지 않았지만, 다음날 03:00 UTC에는 보였으며, 이를 통해 GROND가 라 실라 천문대에서 폭발을 관측하고 다른 곳에서 보고된 값과 일치하는 광도 적색편이를 찾을 수 있었다.[8][9] 마지막으로 이 사건 동안 데이터를 수집한 관측소는 CARMA 관측소였다. CARMA에 의한 GRB 090423의 관측은 92.5 GHz 주파수에서 이루어졌다. 잔광이 감지되지 않았지만, 그들은 잔광의 플럭스 밀도에 대해 0.7 mJy의 3 시그마 상한을 설정할 수 있었다.[10]

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)관측 내용
4월 23일 07:55스위프트가 GRB 090423의 발견을 처음 보고.
4월 23일 07:58미국의 여러 팀이 관측 시작.
4월 23일 11:00UKIRT가 적외선 잔광을 관측.
4월 23일 15:00제미니 북 망원경의 Cucchiara 등의 팀이 적색 편이를 9로 보고.
4월 23일 20:30Cucchiara가 적색 편이를 7에서 9로 보고.
4월 23일 22:00이탈리아의 TNG가 관측 시작.
4월 23일 23:00칠레의 GROND가 7개의 밴드로 관측 시작.
4월 24일 01:30VLT가 관측 시작.
4월 24일 03:00GROND의 Olivares 등의 관측 팀이 적색 편이를 8로 보고.
4월 24일 03:15이탈리아의 Thöne 등의 관측 팀이 적색 편이를 7.6으로 보고.
4월 24일 07:30VLT의 Tanvir 등의 관측 팀이 적색 편이를 8.2로 보고.
4월 24일 14:00이탈리아 관측 팀이 전회 관측 결과인 7.6을 8.1로 수정.
4월 25일 03:45Krimm 등의 팀이 스위프트의 BAT 관측 결과로부터 GRB 090423이 긴 폭발인지 짧은 폭발인지를 나타내는 래그 분석 결과를 발표.
4월 25일 10:40VLA에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.
4월 26일 18:30GROND가 최종 보고로 적색 편이 8.0을 발표.
4월 28일 00:30뷔르 고원 전파 간섭계가 0.2mJy 영역에서 잔광을 관측.
4월 28일 02:00CARMA가 0.7mJy 이상에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.


3. 거리 및 중요성

GRB 090423은 적색편이 값이 8.2로, 관측 당시 가장 멀리 떨어진 천체이자 므두셀라 별을 제외하고 우주에서 가장 오래된 천체였다.[11][12][13][14][15][16][17][18][19] 빅뱅 이후 약 6억 3천만 년 후에 발생하여 초기 우주에 대한 중요한 정보를 제공했다.[30]

이 폭발은 우주의 나이가 현재의 약 20분의 1일 때 발생했으며, 펜실베이니아 주립 대학교의 데릭 폭스는 거대한 별의 폭발과 그 죽음으로 인해 블랙홀이 탄생했을 가능성을 제기했다.[29] 폭발 당시 우리 위치에서 33억 광년 떨어져 있었지만, 우주 팽창으로 인해 현재는 300억 광년 떨어져 있다.[31]

VLT 팀의 니얼 탄비르는 감마선 폭발이 초기 우주 연구에 독특한 도구를 제공한다고 보았으며, 제임스 웹 우주 망원경 발사 이후 유사한 폭발 관측을 통해 희미한 GRB 호스트 은하 위치를 찾기를 희망했다.[17]

이후 발견된 GRB 090429B는 광도 적색편이 9.4로 GRB 090423을 능가했지만, 측정 오차 범위가 커 결과가 덜 확실하다.[25] GRB 090429B의 적색편이 값은 발견 1년 후인 2011년5월 25일에 밝혀졌으며,[52] GRB 090423을 넘어서는 우주에서 가장 먼 감마선 폭발이 되었다.

3. 1. 가장 멀리 떨어진 천체

적색편이 ''z'' = 8.2에서 관측 당시 이 폭발은 분광 적색편이를 가진 가장 멀리 떨어진 천체였다.[11][12][13][14][15][16][17][18][19] GRB 090423은 므두셀라 별을 제외하고, 우주에서 가장 오래된 천체였다. 폭발에서 나온 빛이 지구에 도달하는 데 약 130억 년이 걸렸다.[20][21][22][23][24] 이 사건은 빅뱅 이후 약 6억 3천만 년에 발생하여, 거대한 별의 탄생(과 죽음)이 실제로 우주의 매우 초기 단계에서 발생했음을 확인시켜 주었다.[30]

캘리포니아 대학교 버클리의 조슈아 블룸은 칠레의 제미니 사우스 망원경에서 GRB의 위치를 관측할 수 있었는데, GRB 090423의 발견을 "분수령 사건"이라고 불렀으며, 이는 "오늘날 우리가 알고 있는 대부분의 구조가 생겨나기 전의 우주를 연구하는 시작"을 의미한다고 말했다.[17]

2009년 4월 26일 당시 적색편이 값은 8.0이었으며,[38] 현재 채택된 6월 8일 당시에는 8.26이었다.[32] 이는 2006년 4월에 발견되어 당시 관측되었던 우주에서 가장 멀리 떨어진 천체였던 은하 IOK-1의 6.96과,[39] 2008년 9월 13일에 발견된 가장 멀리 떨어진 감마선 폭발이었던 GRB 080913의 6.7을[46] 크게 상회하는 것이었다.[40] GRB 090423은 2010년 10월 20일에 발견이 보고된, 적색편이가 8.55인 UDFy-38135539까지 그 자리를 유지했다.[47][48]

적색편이 값에서 2013년 현재 최신 우주론 파라미터를 적용하면, 지구에서 GRB 090423까지의 거리는 약 298억 광년이며, 약 131억 년 전의 우주에 존재하는 천체이다. 이는 우주의 탄생[49]으로부터 불과 약 7억 년 후에 발생한 사건이다.

그러나, 그로부터 불과 6일 후인 4월 29일에 발견된 GRB 090429B는 적색편이 값이 9.4[52]이며, 겉보기 거리는 132억 광년, 실제 거리는 307억 광년[53]으로, GRB 090423을 넘어섰다.

3. 2. 초기 우주 연구의 중요성

적색편이 ''z'' = 8.2에서 관측 당시 이 폭발은 분광 적색편이를 가진 가장 멀리 떨어진 천체였다.[11][12][13][14][15][16][17][18][19] GRB 090423은 므두셀라 별을 제외하고, 우주에서 가장 오래된 천체였다. 폭발에서 나온 빛이 지구에 도달하는 데 약 130억 년이 걸렸다.[20][21][22][23][24] 이 사건은 빅뱅 이후 약 6억 3천만 년에 발생하여, 거대한 별의 탄생과 죽음이 실제로 우주의 매우 초기 단계에서 발생했음을 확인시켜 주었다.[30]

캘리포니아 대학교 버클리의 조슈아 블룸은 칠레의 제미니 사우스 망원경에서 GRB의 위치를 관측할 수 있었는데, GRB 090423의 발견을 "분수령 사건"이라고 불렀으며, 이는 "오늘날 우리가 알고 있는 대부분의 구조가 생겨나기 전의 우주를 연구하는 시작"을 의미한다고 말했다.[17] VLT 팀의 일원이었던 니얼 탄비르는 감마선 폭발이 다른 모든 것이 너무 희미해서 관측할 수 없기 때문에, 초기 시대의 우주를 연구하는 데 독특한 도구를 제공한다고 제안한다. 예를 들어, 제1세대 별은 아직 직접 관측되지 않았지만, GRB 090423의 전구체는 이 부류에 속할 수 있다. 이 초기 별들은 약 6의 적색편이에서 끝난 우주의 재이온화에 기여할 것으로 예상된다.[17]

GRB 090423의 적색편이 값은 8.26으로,[32] 당시 관측되었던 우주에서 가장 멀리 떨어진 천체였던 은하 IOK-1의 6.96[39]을 크게 상회하여, 당시 우주에서 가장 멀리 떨어진 천체였다.[40][41][42][43][44][45] 2013년 현재 최신 우주론 파라미터를 적용하면, 지구에서 GRB 090423까지의 거리는 약 298억 광년이며, 약 131억 년 전의 우주에 존재하는 천체이다. 이는 우주의 탄생[49]으로부터 불과 약 7억 년 후에 발생한 사건이다. GRB 090423의 폭발 방출 시간은 대질량 별의 붕괴를 나타내며, 이 시대에는 대질량 별이 존재했음을 나타낸다.[40][50] 또한, 직접적인 증거는 얻지 못했지만, 발생한 시대로부터 GRB 090423의 근원이 된 항성은 금속을 전혀 포함하지 않는 제 III족이라고 불리는 미발견 항성일 가능성이 있다.[51]

3. 3. 제1세대 별의 가능성

GRB 090423은 관측 당시 분광 적색편이를 가진 가장 멀리 떨어진 천체였으며, 므두셀라 별을 제외하고 우주에서 가장 오래된 천체였다.[11][12][13][14][15][16][17][18][19] 이 폭발에서 나온 빛이 지구에 도달하는 데 약 130억 년이 걸렸다.[20][21][22][23][24] 이 사건은 빅뱅 이후 약 6억 3천만 년에 발생하여, 거대한 별의 탄생과 소멸이 우주의 매우 초기 단계에서 발생했음을 확인시켜 주었다.[30]

캘리포니아 대학교 버클리의 조슈아 블룸은 GRB 090423의 발견을 "분수령 사건"이라고 칭하며, "오늘날 우리가 알고 있는 대부분의 구조가 생겨나기 전의 우주를 연구하는 시작"을 의미한다고 말했다.[17] VLT 팀의 일원이었던 니얼 탄비르는 감마선 폭발이 초기 시대의 우주를 연구하는 데 독특한 도구를 제공한다고 제안한다. 제1세대 별은 아직 직접 관측되지 않았지만, GRB 090423의 전구체는 이 부류에 속할 수 있다.[17]

GRB 090423의 적색편이 값은 8.26으로,[32] 2006년 4월에 발견되어 당시 관측되었던 우주에서 가장 멀리 떨어진 천체였던 은하 IOK-1의 6.96과 2008년 9월 13일에 발견된 가장 멀리 떨어진 감마선 폭발이었던 GRB 080913의 6.7을 크게 상회하였다.[39][40][41][42][43][44][45][46]

GRB 090423의 폭발 방출 시간은 대질량 별의 붕괴를 나타내며, 이 시대에 대질량 별이 존재했음을 보여준다.[40][50] 직접적인 증거는 없지만, 발생한 시기로부터 GRB 090423의 근원이 된 항성은 금속을 전혀 포함하지 않는 제 III족으로 불리는 미발견 항성일 가능성이 있다.[51]

4. 잔광 측정 결과

GRB 090423은 UTC 2009년 4월 23일 7시 55분 19초에 스위프트에 의해 발견되었다[32] . 감마선 방출은 10초[35]로, 대질량 별이 폭발하는 2초 이상의 감마선 폭발로 분류된다[36][37] .

이후 지상 관측소가 잇달아 GRB 090423을 관측했고, 잔광으로부터 적색 편이 값을 구했다. 적색 편이 값이 매우 크기 때문에 관측이 어려웠고, 속보 값은 매우 거친 정밀도로 구해졌다. 4월 26일 단계에서 적색 편이 값은 8.0으로 구해졌지만[38], 최종적으로 6월 8일에 네이처에 게재된 논문에서 8.26으로 정해졌다[32] .

GRB 090423의 관측사[38]
일시 (UTC)내용
4월 23일 07:55스위프트가 GRB 090423의 발견을 처음 보고.
4월 23일 07:58미국의 여러 팀이 관측 시작.
4월 23일 11:00UKIRT가 적외선 잔광을 관측.
4월 23일 15:00제미니 북 망원경의 Cucchiara 등의 팀이 적색 편이를 9로 보고.
4월 23일 20:30Cucchiara가 적색 편이를 7에서 9로 보고.
4월 23일 22:00이탈리아의 TNG가 관측 시작.
4월 23일 23:00칠레의 GROND가 7개의 밴드로 관측 시작.
4월 24일 01:30VLT가 관측 시작.
4월 24일 03:00GROND의 Olivares 등의 관측 팀이 적색 편이를 8로 보고.
4월 24일 03:15이탈리아의 Thöne 등의 관측 팀이 적색 편이를 7.6으로 보고.
4월 24일 07:30VLT의 Tanvir 등의 관측 팀이 적색 편이를 8.2로 보고.
4월 24일 14:00이탈리아 관측 팀이 전회 관측 결과인 7.6을 8.1로 수정.
4월 25일 03:45Krimm 등의 팀이 스위프트의 BAT 관측 결과로부터 GRB 090423이 긴 폭발인지 짧은 폭발인지를 나타내는 래그 분석 결과를 발표.
4월 25일 10:40VLA에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.
4월 26일 18:30GROND가 최종 보고로 적색 편이 8.0을 발표.
4월 28일 00:30뷔르 고원 전파 간섭계가 0.2mJy 영역에서 잔광을 관측.
4월 28일 02:00CARMA가 0.7mJy 이상에서는 GRB 090423을 관측할 수 없었다.



GRB 090423의 잔광 밝기 변화[32]
시간 (UTC)ΔT (초)관측 장비필터노출 (초)겉보기 등급플럭스 (μJy)
4월 23일 07:55:5940BOOTES-3Clear2> 14.5< 4570
4월 23일 07:55:59300BOOTES-3Clear84> 18.5< 115
4월 23일 07:58:37228P60r'60> 21.9< 6.4
4월 23일 07:58:37427P60r'180> 22.3< 4.2
4월 23일 07:58:371268P60r'780> 22.6< 3.3
4월 23일 08:00:02313P60i'60> 21.4< 9.6
4월 23일 08:00:02930P60i'300> 22.1< 5.1
4월 23일 08:00:021497P60i'660> 22.6< 3.4
4월 23일 08:01:09399P60z'60> 19.8< 41.7
4월 23일 08:01:091016P60z'300> 20.5< 23.3
4월 23일 08:01:091605P60z'660> 21.1< 13.6
4월 23일 08:16:321492UKIRT WFCAMK36017.96 ± 0.0443.48
4월 23일 08:23:511961UKIRT WFCAMK36017.94 ± 0.0444.45
4월 23일 08:32:092431UKIRT WFCAMK36018.01 ± 0.0441.64
4월 23일 09:11:064780제미니-N NIRIY480> 22.50.27
4월 23일 09:25:035560제미니-N NIRIJ48019.24 ± 0.0333.70
4월 23일 09:39:276520제미니-N NIRIH48018.57 ± 0.0236.60
4월 23일 17:33:3537790BTA-6 SCORPIOIc3600> 24.7< 0.29
4월 23일 23:08:0060120GRONDg4000> 25.0< 0.36
4월 23일 23:08:0060120GRONDr4000> 25.1< 0.33
4월 23일 23:08:0060120GRONDi4000> 24.2< 0.76
4월 23일 23:08:0060120GRONDz4000> 24.0< 0.91
4월 23일 23:08:0060120GRONDJ400020.66 ± 0.089.11
4월 23일 23:08:0060120GRONDH400019.94 ± 0.0810.40
4월 23일 23:08:0060120GRONDK400019.36 ± 0.1211.20
4월 23일 23:38:2158566제미니-S GMOSz3000> 26.1-0.005
4월 23일 23:28:4156001VLT HAWKIK264019.18 ± 0.0313.20
4월 24일 00:31:3659777VLT HAWKIJ120020.52 ± 0.0410.40
4월 24일 01:00:3061511VLT HAWKIY2640> 25.0-0.08
4월 24일 01:38:5267436GRONDJ400020.76 ± 0.078.31
4월 24일 01:38:5267436GRONDH400020.00 ± 0.079.81
4월 24일 01:38:5267436GRONDK4000> 19.8< 7.37
4월 24일 05:30:3479695UKIRT WFCAMK360019.95 ± 0.146.49
4월 24일 23:36:36142877VLT ISAACJ360021.80 ± 0.183.19
4월 27일 00:01:14316531VLT HAWKIK120020.58 ± 0.063.63
4월 27일 01:04:05320926VLT HAWKIJ120022.19 ± 0.112.44
4월 30일 23:06:33661077VLT HAWKIJ2400> 23.20.44
5월 8일 23:29:091353513VLT HAWKIK2640> 21.90.22


참조

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[4] 간행물 GRB 090423: VLT/ISAAC spectroscopy http://gcn.gsfc.nasa[...]
[5] 간행물 A gamma-ray burst at a redshift of z = 8.2 2009
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