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UDFy-38135539

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목차

1. 개요

UDFy-38135539는 허블 울트라 딥 필드에서 발견된 은하로, 재이온화 시대에 존재했던 것으로 추정된다. 2009년 허블 우주 망원경으로 관측되었으며, 분광 관측을 통해 확인하려 했으나 재현에 실패하여 논란이 있었다. 화로자리에 위치하며, 약 10억 개의 별을 포함하고 있는 것으로 추정된다. 지구로부터의 빛 이동 거리는 약 131억 광년이며, 재이온화 시대 연구에 중요한 단서를 제공한다. 제임스 웹 우주 망원경과 같은 차세대 망원경을 통해 더 먼 은하에 대한 연구가 진행될 예정이다.

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UDFy-38135539
기본 정보
허블우주망원경 이미지
별자리화로자리
적색편이 (z)약 8.6
시선 속도2,581,213 km/s
거리 (광년)131억 광년 (40억 파섹) (광행 거리)
약 300억 광년 (90억 파섹) (현재 고유 거리)
별의 수10억 (1×109)
겉보기 등급 (V)V가 30.2보다 어둡다.
겉보기 등급 (H160)28.1 (HST에서 J 및 H 밴드에서 감지됨)
크기지름 10,000 광년
크기 (각도)0.0025 x 0.0012
기타 명칭HUDF.YD3, TST2010 3, MDC2010 1721
은하 형태왜소 은하
추가 정보
참고 자료



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Science Release)

01-26
02-12
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10-20
10-21

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2. 발견

UDFy-38135539는 허블 우주 망원경의 허블 울트라 딥 필드 이미징을 통해 처음 발견되었다.[6] 이 은하는 2009년 8월과 9월에 관측되었다.[6][7]

2. 1. 관측 과정

이 은하는 2009년 8월과 9월에 허블 우주 망원경의 허블 울트라 딥 필드에서 관측되었다.[6][7] 관측 자료는 과학계에 공개되었고, Bouwens,[1] Bunker,[2] McLure[3] 팀이 은하를 발견했으며, Lehnert와 동료들이 후속 분광 관측을 시도했다.

허블 자료만으로는 이 은하가 붉고 지구에 비교적 가까운 천체일 가능성도 있었기 때문에,[6] 분광 장비를 사용한 확인이 필요했다. 칠레 아타카마 사막의 세로 파라날에 위치한 유럽 남방 천문대의 SINFONI가 장착된 초대형 망원경 유닛 Yepun을 사용하여 관측이 시도되었다.[6][7][8][9] Lehnert 팀은 16시간 동안 은하를 관측하고 2개월 이상 결과를 분석하여, 2010년 10월 ''네이처''에 연구 결과를 발표했다.[4]

이후 더 민감한 측정에서는 결과를 재현하지 못했고, 이는 분광 관측 주장이 오류였음을 시사한다.[10]

2. 2. 분광 관측 시도와 논란

유럽 남방 천문대의 SINFONI가 장착된 초대형 망원경 유닛 Yepun을 사용하여 분광 관측을 시도하였다.[6][7][8][9] Lehnert 팀은 16시간 동안 은하를 관측하고 2개월 이상 결과를 분석하여, 2010년 10월에 그 연구 결과를 ''네이처''에 발표했다.[4]

이후 더 민감한 측정을 통해 결과를 재현하는 데 실패했고, 이는 분광 관측 주장이 오류였음을 시사한다.[10]

3. 특징

UDFy-38135539는 화로자리에 위치하며, 약 10억 개의 별을 포함하고 있었을 것으로 추정된다.[11] 파리 천문대의 레너트에 따르면, UDFy-38135539는 은하수보다 크기는 작았지만, 별 생성은 매우 활발하게 이루어지고 있었다.[12]

UDFy-38135539에서 오는 빛은 우주가 원자 수소로 가득 차 있던 시대에 방출된 자외선 복사였다. 과학자들은 이 은하 외에도 다른 작은 은하들이 재이온화에 기여했을 것으로 보고 있다.

3. 1. 물리적 특징

화로자리에 위치한 UDFy-38135539는 대략 10억 개 정도의 별을 포함하고 있었을 것으로 추정된다.[11] 은하수의 지름의 10분의 1에 불과하고, 은하수 별들의 질량의 1% 미만이었지만, 파리 천문대의 레너트에 따르면, 우리 은하와 같은 수의 별을 매년 형성했지만, 그것들은 훨씬 작고 질량이 적어서 "강렬하게 별을 형성하고" 있었다.[12]

UDFy-38135539(HUF.YD3)에서 관측되는 빛의 이동 거리는 40억 파섹 이상[11](131억 광년)이며, 광도 거리는 869억 파섹(약 2830억 광년)이다.[13] 우주론에서 거리 척도에는 여러 종류가 있으며, "빛 이동 거리"와 "광도 거리"는 동반 거리 또는 관측 가능한 우주의 크기를 정의하는 데 일반적으로 사용되는 "고유 거리"와 다르다.[14][15](동반 거리와 고유 거리는 현재 우주론적 시간에 같도록 정의되어 있어 현재 물체까지의 거리에 대해 이야기할 때 상호 교환적으로 사용할 수 있지만, 고유 거리는 우주의 팽창으로 인해 시간이 지남에 따라 증가하며, 허블의 법칙에서 사용되는 거리이다. '거리'라는 개념의 물리적 의미에 대한 자세한 내용은 고유 거리의 용도 참조). 광도 거리 ''DL''은 "동반 횡단 거리" ''DM''이라는 인자와 D}}라는 방정식으로 관련되어 있으며, 여기서 ''z''는 적색편이이고, 동반 횡단 거리는 자체적으로 공간적으로 평평한 우주에서 방사형 동반 거리(즉, 물체와 우리 사이의 동반 거리)와 같다.[16][17] 따라서 D 및 z = 8.55영어인 경우, 동반 거리는 약 91억 파섹(약 300억 광년)이다.[18]

우리가 현재 은하에서 관측하는 적외선은 우주가 자외선 파장에서 흡수하는 원자 수소로 가득 차 있던 시대 말기에 자외선 복사로 방출되었다. 은하 자체의 빛만으로는 큰 지역을 이온화하고 투명하게 만들 만큼 강렬하지 않았기 때문에, 과학자들은 작고, 감지되지 않은 은하 집단이 재이온화에 기여하여 UDFy-38135539를 보이게 했을 것으로 의심한다.

3. 2. 거리와 적색편이

UDFy-38135539(HUF.YD3)에서 관측되는 빛의 이동 거리는 40억 파섹 이상[11](131억 광년)이며, 광도 거리는 869억 파섹(약 2830억 광년)이다.[13] 우주론에서 거리 척도에는 여러 종류가 있으며, "빛 이동 거리"와 "광도 거리"는 동반 거리 또는 관측 가능한 우주의 크기를 정의하는 데 일반적으로 사용되는 "고유 거리"와는 다르다.[14][15] 광도 거리 ''DL''은 "동반 횡단 거리" ''DM''이라는 인자와 DL|DL영어 = (1 + ''z'') ''DM''이라는 방정식으로 관련되어 있으며, 여기서 ''z''는 적색편이이고, 동반 횡단 거리는 자체적으로 공간적으로 평평한 우주에서 방사형 동반 거리(즉, 물체와 우리 사이의 동반 거리)와 같다.[16][17] 따라서 DL|DL영어 = 869억 파섹 및 z|z영어 = 8.55인 경우, 동반 거리는 약 91억 파섹(약 300억 광년)이다.[18]

4. 재이온화 시대와 중요성

허블이 과거를 바라보고 있다.


우주 별 탄생의 시대는 재이온화 시대였다. 우주의 첫 번째 별들은 거대했으며 주변 환경의 수소를 이온화시켰다.[19][20][21] UDFy-38135539는 이 시기에 존재했던 은하 중 하나로, 초기 우주 환경과 별 탄생 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

4. 1. 재이온화에 대한 기여

우리가 현재 이 은하에서 관측하는 적외선은 우주가 자외선 파장에서 흡수하는 원자 수소로 가득 차 있던 시대 말기에 자외선 복사로 방출되었다. 은하 자체의 빛만으로는 큰 지역을 이온화하여 투명하게 만들 만큼 강렬하지 않았기 때문에, 과학자들은 작고 감지되지 않은 은하 집단이 재이온화에 기여하여 UDFy-38135539를 보이게 했을 것으로 추정한다.[11]

4. 2. 학계의 평가

UDFy-38135539 (HUDF.YD3)는 재이온화 시대에 관측된 최초의 은하 중 하나로 여겨진다.[6] 칼텍 천문학자 브랜트 로버트슨은 이 연구에 대해 "이 은하는 우주 역사의 매우 특별한 시점에 존재하며, 우주 내 가스의 특성이 빠르게 변화하고 있기 때문에 이 은하와 같은 다른 은하들이 우주의 초기 역사에 대해 많은 것을 가르쳐 줄 수 있다"고 언급했다.[12] 이 연구에 참여하지는 않았지만 보고서와 함께 논평을 제공한 천문학자 미셸 트렌티는 이 먼 은하의 발견이 "관측 우주론의 근본적인 도약"을 나타낸다고 말한다.[12]

5. 후속 연구

UDFy-38135539보다 높은 적색편이를 가진 천체 후보들이 보고되었지만, 아직 빛 스펙트럼 장비로 확인되지는 않았다.[6] UDFj-39546284, MACS0647-JD 등이 그 예시이다. 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 유럽 초대형 망원경 같은 차세대 망원경을 통해 더 자세한 연구가 가능할 것으로 기대하고 있다. 레너트는 이 발견이 "제한이 아니며, 심지어 그 근처에도 이르지 못할 것"이라고 말한다.

5. 1. 더 먼 천체 발견

과학자들은 더 오래된 은하를 찾기를 희망하지만, 빅뱅에 더 가까울수록 은하의 수가 적고 평균적으로 더 어둡다. 따라서 관측 가능한 별이 적어 매우 희미하기 때문에 찾기가 점점 더 어려워질 것이다.[19] 트렌티는 새로운 "가장 먼" 기록 보유자가 곧 발표될 것이지만, 2022년에 가동된 제임스 웹 우주 망원경이 가동되기 전까지는 거리상으로 점진적인 증가만 실현될 것이라고 말한다.

제임스 웹 우주 망원경은 빅뱅 후 3억 년이 채 안 된 134억 광년 이상 떨어진 은하를 감지했다. 브레머는 이것과 결국 유럽 초대형 망원경은 옙분(Yepun)의 5배 크기의 거울을 갖게 될 것이며,[9] 2024년에 첫 빛을 볼 예정이며, 이러한 엄청난 거리에 있는 은하에 대한 더 자세한 연구를 가능하게 할 것이라고 말한다.[22]

당시 트렌티는 적색편이 8.6은 현재 지구 기반 망원경으로는 도달할 수 있는 최고 수준일 것이라고 말했지만, JWST를 사용하면 "적색편이 10까지의 은하를 찾을 수 있을 것"이라고 말했다.[19] UDFy-38135539보다 높은 적색편이를 가진 후보가 그 후 보고되었지만, 아직 빛 스펙트럼 장비로 확인되지 않았다.[6] 예를 들어 UDFj-39546284 및 MACS0647-JD가 있다.

5. 2. 차세대 망원경을 통한 연구

과학자들은 더 오래된 은하를 찾기를 희망하지만, 빅뱅에 더 가까울수록 은하의 수가 적고 평균적으로 더 어둡다. 따라서 관측 가능한 별이 적어 매우 희미하기 때문에 찾기가 점점 더 어려워질 것이다.[19] 2022년에 가동된 제임스 웹 우주 망원경은 빅뱅 후 3억 년이 채 안 된 134억 광년 이상 떨어진 은하를 감지했다.

유럽 초대형 망원경은 2024년에 첫 가동을 할 예정이며, 이러한 엄청난 거리에 있는 은하에 대한 더 자세한 연구를 가능하게 할 것이다.[22] 트렌티는 당시 적색편이 8.6은 현재 지구 기반 망원경으로는 도달할 수 있는 최고 수준일 것이라고 말했지만, JWST를 사용하면 "적색편이 10까지의 은하를 찾을 수 있을 것"이라고 말했다.[19] UDFy-38135539보다 높은 적색편이를 가진 후보가 그 후 보고되었지만, 아직 빛 스펙트럼 장비로 확인되지 않았다.[6] 예를 들어 UDFj-39546284 및 MACS0647-JD가 있다.

참조

[1] 논문 Discovery of z~8 Galaxies in the HUDF from ultra-deep WFC3/IR Observations 2010
[2] 논문 The Contribution of High Redshift Galaxies to Cosmic Reionization: New Results from Deep WFC3 Imaging of the Hubble Ultra Deep Field 2009
[3] 논문 Galaxies at z = 6 – 9 from the WFC3/IR imaging of the HUDF http://authors.libra[...] 2010
[4] 논문 Spectroscopic confirmation of a galaxy at redshift z = 8.6 2010
[5] 문서 VLT/XSHOOTER & Subaru/MOIRCS Spectroscopy of HUDF-YD3: No Evidence for Lyman-alpha Emission at z=8.55
[6] 웹사이트 Dim galaxy is most distant object yet found https://www.newscien[...] New Scientist 2010-10-20
[7] 논문 Early Bloomer: Faraway Galaxy Pushes Cosmic View Closer to the Dawn of the Universe http://www.scientifi[...] Scientific American 2010
[8] 웹사이트 Scientists pinpoint the farthest galaxy http://cosmiclog.msn[...] MSNBC 2010-10-15
[9] 뉴스 Galaxy is most distant object yet https://www.bbc.co.u[...] BBC News 2010-10-20
[10] 논문 VLT/XSHOOTER and Subaru/MOIRCS spectroscopy of HUDF.YD3: no evidence for Lyman alpha emission at z = 8.55
[11] 논문 Astronomy: Galaxy sets distance mark 2010
[12] 뉴스 Earliest galaxy helped clear Big Bang's fog http://content.usato[...] USAToday 2010-10-20
[13] 논문 Spectroscopic confirmation of a galaxy at redshift z58.6 http://www.eso.org/p[...] 2010-10
[14] 논문 Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe 2004
[15] 논문 A Map of the Universe http://www.astro.pri[...] 2005
[16] 서적 Statistical Physics for Cosmic Structures https://books.google[...] Springer Science & Business Media
[17] 웹사이트 A Cosmology and Cosmography http://www.mpifr-bon[...] Mpifr-bonn.mpg.de 2005-09-21
[18] 웹사이트 Cosmology Calculator I http://www.astro.ucl[...] Astronomy @ UCLA 2010-10-22
[19] 웹사이트 Oldest Object in Universe Found http://news.discover[...] Discovery News 2010-10-21
[20] 뉴스 J Amos https://www.bbc.co.u[...] BBC News 2010-10-20
[21] 웹사이트 MIT Haystack observatory http://www.haystack.[...]
[22] 뉴스 Most distant galaxy identified https://www.telegrap[...] 2010-10-20
[23] 웹인용 Hubble finds a new contender for galaxy distance record http://www.spacetele[...] Space Telescope(heic1103 - Science Release) 2011-01-26
[24] 웹인용 Most distant galaxy ever found sheds light on infant cosmos http://www.nature.co[...] Nature News 2010-10-20
[25] 웹인용 New Record! Ancient Galaxy is Most Distant Thing in Space http://www.space.com[...] Space.com 2010-10-20


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