GN-z11

1. 개요

GN-z11은 GOODS-North 필드에 위치하며, 134억 년 전 대폭발 이후 4억 년이 지난 시점에 존재했던 것으로 관측되는 은하이다. 허블 우주 망원경과 스피처 우주 망원경의 데이터를 통해 발견되었으며, 관측된 천체 중 가장 우주 탄생 시대에 가까운 시기에 위치한다. 우리 은하보다 크기는 작지만, 별을 매우 빠른 속도로 생성하며, 초기 우주 시대의 은하 형성 모델에 대한 의문을 제기한다.

2. 역사

이 천체의 이름 GN-z11은 GOODS-노스 필드 은하계에 속하는 위치(GN)와 높은 우주론적 적색편이 값(z=11)에서 비롯되었다. 지금으로부터 134억 년 전인 대폭발 이후 겨우 4억 년이 지난 시점에 존재한 것으로 관측된다. 이 때문에 은하까지의 거리를 광행거리 값인 134억 광년으로 잘못 보고하기도 한다.

3. 발견

GN-z11은 허블 우주망원경의 '우주 조립 근적외선 심층 외은하 유산 조사'(CANDELS)와 스피처 우주망원경의 '대천문대 기원 심층 조사-북측'(GOODS-North) 데이터를 연구하는 팀에 의해 발견되었다. 연구팀은 허블의 '광시야 카메라 3'을 이용해 GN-z11까지의 거리를 분광학적으로 측정하여 우주 팽창에 따른 적색편이를 측정했다. 2016년 3월에 발표된 이 발견에 따르면 은하가 원래 생각했던 것보다 훨씬 더 멀리 허블 망원경이 관측할 수 있는 한계 거리에 있다는 점이 밝혀졌다. GN-z11은 종전의 기록 보유자인 EGSY8p7 보다 약 1억 5천만년 더 오래된 천체로서 재이온화 시대가 "시작한 직후의" 시기 동안의 것으로 관측되었다.

2020년, W. M. 케크 천문대에서의 관측에 의해, GN-z11의 2차 이온화 탄소 이온 및 2차 이온화 산소 이온으로부터의 휘선이 검출되어, 가장 우주 탄생 시대에 가까운 시대에 위치하고 있는 천체임이 확인되었다.

2022년 4월에는 GN-z11보다 더 멀리 떨어진 은하 후보 천체 HD1이 발견되면서, GN-z11은 관측 사상 가장 멀리 있는 알려진 천체가 아니게 되었다.

3.1. 특징

이 천체의 이름 GN-z11은 GOODS-노스 필드(GOODS-North Field) 은하계에 속하는 위치(GN)와 높은 우주론적 적색편이 값(z=11)에서 비롯되었다. 지금으로부터 134억 년 전인 대폭발 이후 겨우 4억 년이 지난 시점에 존재한 것으로 관측된다. 이 때문에 은하까지의 거리를 광행거리 값인 134억 광년으로 잘못 보고하기도 한다.

이 은하는 매우 높은 적색편이를 가지고 있어서 그 각지름 거리가 이 은하보다 더 낮은 적색편이를 가진 다른 은하보다 작은 값을 가진다. 이는 광년 단위 크기에 대한 각 크기의 비 값이 더 크다는 것을 의미한다.

GN-z11은 우리은하에 비해 크기가 1/25이고 질량은 1%이며, 약 20배 빠른 속도로 새로운 별을 형성하고 있다. 항성 나이는 4천만 년으로 추정되는데, 이는 이 은하가 상대적으로 빠르게 별을 형성했음을 보여준다. 최초의 별이 형성되기 시작한 직후에 이렇게 거대한 은하가 존재했다는 사실은 은하 형성에 대한 현재의 일부 이론 모델에 도전이 된다.

3.2. 추가 연구

이 은하는 허블 우주망원경의 '우주 조립 근적외선 심층 외은하 유산 조사'(CANDELS)와 스피처 우주망원경의 '대천문대 기원 심층 조사-북측'(GOODS-North) 데이터를 연구하는 팀에 의해 발견되었다. 연구팀은 허블의 '광시야 카메라 3'을 이용해 GN-z11까지의 거리를 분광학적으로 측정하여 우주 팽창에 따른 적색편이를 측정했다. 2016년 3월 발표된 이 발견에 따르면, 은하는 원래 생각했던 것보다 훨씬 더 멀리, 허블 망원경이 관측할 수 있는 한계 거리에 있다는 점이 밝혀졌다. GN-z11은 종전의 기록 보유자인 EGSY8p7보다 약 1억 5천만 년 더 오래된 천체로서, "이른바 우주 암흑기의 종말에 매우 근접한 시기의" 직후이며 재이온화 시대가 "시작한 직후의" 시기 동안의 것으로 관측되었다.

GN-z11은 우리은하에 비해 크기는 1/25, 질량은 1%이며 약 20배 빠른 속도로 새로운 별을 형성하고 있다. 항성 나이는 4천만 년으로 추정되며, 이 은하는 상대적으로 빠르게 별을 형성한 것으로 보인다. 최초의 별이 형성되기 시작한 직후에 이렇게 거대한 은하가 존재한다는 사실은 은하 형성에 대한 현재의 일부 이론 모델에 대한 도전이다.

2022년 4월, GN-z11보다 훨씬 더 멀리 약 135억 광년(실제 거리는 약 334억 광년, 적색 편이는 z = 13.27) 떨어진 곳에 위치한 은하 후보 천체 HD1이 발견되면서, GN-z11은 관측 사상 가장 멀리 있는 알려진 천체가 아니게 되었다.

2020년, W. M. 케크 천문대에서의 관측을 통해 GN-z11의 2차 이온화 탄소 이온 및 2차 이온화 산소 이온으로부터의 휘선이 검출되었다. 이로 인해 적색 편이가 확정되었고, 지금까지 관측된 천체 중에서 가장 우주 탄생 시대에 가까운 시대에 위치하고 있는 천체임이 확인되었다.

4. 측정

이 은하는 매우 높은 적색편이를 가지고 있어서 그 각지름 거리가 이 은하보다 더 낮은 적색편이를 가진 다른 은하보다 작은 값을 가진다. 이는 광년 단위 크기에 대한 각 크기의 비 값이 더 크다는 것을 의미한다.

이 은하는 허블 우주 망원경을 사용하여 관측을 수행하는 CANDELS 및 스피처 우주 망원경을 사용하는 Great Observatories Origins Deep Survey-North(GOODS-N)에 의해 얻어진 데이터를 연구하는 팀에 의해 발견되었다. 연구팀은 허블 우주 망원경의 광역 카메라 3을 사용하여 분광학적으로 GN-z11까지의 거리를 측정했다. 즉, GN-z11에서 도달한 빛을 성분 색으로 분리함으로써, Expansion of the universe^영어에 의해 생긴 적색 편이를 측정했다.

이 발견은 2016년 3월에 발표되었으며, 이 은하가 당초 예상했던 허블 우주 망원경이 관측할 수 있는 거리의 한계보다 훨씬 멀리 위치하고 있다는 것이 밝혀졌다. GN-z11은 그동안 관측되었던 천체 중에서 가장 오래된 기록을 가지고 있던 EGSY8p7보다 약 1억 5,000만 년 더 오래되었으며, "소위 우주의 암흑 시대의 끝에 매우 가까운 시기" 그리고 "우주의 재전리 시대의 초기"를 관측했다고 여겨진다.

2020년, W. M. 케크 천문대에서의 관측에 의해, GN-z11의 2차 이온화 탄소 이온 및 2차 이온화 산소 이온으로부터의 휘선이 검출되었다. 이로 인해 적색 편이가 확정되었고, 지금까지 관측된 천체 중에서 가장 우주 탄생 시대에 가까운 시대에 위치하고 있는 천체임이 확인되었다.

5. 의의

GN-z11은 허블 우주 망원경의 근적외선 심우주 전천 탐사(CANDELS) 및 스피처 우주 망원경의 [[심우주 기원 탐사]-북부 (GOODS-North) 데이터를 연구하는 팀에 의해 확인되었다. 연구팀은 허블의 광대역 카메라 3을 사용하여 GN-z11의 거리를 분광법으로 측정하고, 우주의 팽창으로 인한 적색 편이를 측정했다. 2016년 3월에 발표된 이 연구 결과는 이 은하가 원래 생각했던 것보다 더 멀리 떨어져 있으며, 허블 망원경이 관측할 수 있는 거리의 한계에 있다는 것을 밝혀냈다. GN-z11은 이전 기록 보유자 EGSY8p7보다 약 1억 5천만 년 더 오래되었으며, 우주의 암흑기의 끝에 매우 가깝고, 재이온화 시대의 "아주 초기"에 관측되었다.

은하수와 비교했을 때 GN-z11은 크기가 1/25이고 질량은 1%이며, 새로운 별을 약 20배 더 빠르게 형성하고 있다. 별의 나이 추정에 따르면 별의 나이는 4천만 년으로 추정되며, 은하가 비교적 빠르게 별을 형성한 것으로 보인다. 이렇게 거대한 은하가 최초의 별이 형성되기 시작한 지 얼마 되지 않아 존재한다는 사실은 현재 은하 형성 이론 모델에 대한 도전이 되고 있다.

2020년, W. M. 케크 천문대에서의 관측에 의해, GN-z11의 2차 이온화 탄소 이온 및 2차 이온화 산소 이온으로부터의 휘선이 검출되었다. 이로 인해 적색 편이가 확정되었고, 지금까지 관측된 천체 중에서 가장 우주 탄생 시대에 가까운 시대에 위치하고 있는 천체임이 확인되었다.