UDFj-39546284

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1. 개요
2. 물리적 특징
3. 거리
- 3.1. 적색편이 및 후퇴 속도
- 3.2. 거리 측정의 불확실성
4. 관측
- 4.1. 관측 장비 및 기술
- 4.2. 추가 관측의 필요성
5. 갤러리
- 5.1. UDFj-39546284 이미지
  - 5.1.1. 허블 우주 망원경 이미지
  - 5.1.2. UDFj-39546284 상세 위치
참조

1. 개요

UDFj-39546284는 약 133억 광년 거리에 있는 것으로 추정되는 초기 은하 후보이다. 직경은 약 1,000 광년으로 은하의 1/100 크기이며, 질량은 은하의 1/10,000 수준이다. 허블 우주 망원경의 관측을 통해 발견되었으며, 매우 복잡한 형태를 보인다. 현재는 라이먼 알파선에 의한 분광 관측이 이루어지지 않아 은하로 확정되지 않았으며, 제임스 웹 우주 망원경을 통한 추가 관측이 필요하다.

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UDFj-39546284
일반 정보
허블 우주 망원경으로 촬영한 UDFj-39546284 (이미지 중앙의 붉은 점으로 보임)
명칭	'[MDB2013] UDF12-3954-6285', JADES-GS-z11-0
별자리	화로자리
적경	'03h 32m 39.54s'
적위	-27° 46′ 28.4″
적색 편이	11.58 ± 0.05
겉보기 등급	V (30.1보다 어두움), H₁₆₀ = 28.92 ± 0.18, J₁₂₅ – H₁₆₀ > 2
위치 (J2000.0)
적경	'03h 32m 39.54s'
적위	-27° 46′ 28.4″
물리적 특징
추정 크기	약 1,000 광년
추정 질량	약 10⁸ 태양 질량 (M_☉)
색 지수 (V-H)	2 초과

2. 물리적 특징

UDFj-39546284는 직경이 약 1,000광년으로, 은하의 1/100 크기이며,^[19] 질량은 1/10,000으로 추정된다. 이는 불과 150만 년 전 ~ 250만 광년 떨어진 거리에서 관측된 은하의 1/20 크기이다.^[21]。라이먼 알파선에 의한 분광 관측이 이루어지지 않아 은하인지 확정되지 않았지만, 현재 우리 은하를 포함한 은하의 가장 초기 형태일 것으로 추정된다. 라이먼 알파선으로 은하임이 확정된 것은 290억 5,000만 광년 떨어진 z8_GND_5296이다.^[22]。

2. 1. 형태 및 구성

UDFj-39546284는 직경이 약 1,000광년으로, 은하의 1/100 크기이다.^[19]。이는 약 150만 년 전 ~ 250만 광년 떨어진 거리에서 관측된 은하의 1/20 크기이다.^[21]。질량은 은하의 1/10,000으로 추정된다. UDFj-39546284는 우리 은하를 포함한 은하의 가장 초기 형태로 추정되지만, 라이먼 알파선에 의한 분광 관측이 이루어지지 않아 은하인지 확정되지 않았다. 라이먼 알파선으로 은하임이 확정된 것은 290억 5,000만 광년 떨어진 z8_GND_5296이다.^[22]。

UDFj-39546284는 매우 복잡한 형태를 띠고 있는데, 이는 우주가 아직 작았던 시대에 다른 은하와 중력 상호 작용을 겪으며 형태가 변형되었기 때문으로 보인다. 일반적인 은하에서 흔히 보이는 소용돌이 구조를 갖기에는 너무 작다고 생각된다.^[10]。UDFj-39546284의 색상은 적색 편이로 인해 매우 어두운 적색을 띠지만, 실제로는 청색이다.

우주 탄생 직후 은하의 별 형성은 빠를 것으로 예상되지만, UDFj-39546284 시대에서 1억 7,000만 년 후의 은하와 비교하면, 은하 내부에서 별이 만들어지는 속도가 10배나 가속되었다는 사실이 밝혀졌다.^[19]^[10]。

2. 2. 색상 및 방출 파장

UDFj-39546284는 적색 편이에 의해 매우 어두운 적색을 띠고 있지만, 실제로는 청색이다.

UDFj-39546284는 적외선에서만 관측이 가능하지만^[10], 이 적외선은 적색 편이에 의해 파장이 늘어난 결과이며, 천체가 방출했을 당시의 파장은 실제로는 자외선이다. UDFj-39546284가 작게 보이는 것은, 자체의 자외선 방출로 인해 주변의 수소가 이온화되어 광자가 똑바로 날아가지 못하고, 방출량이 실제보다 적게 보이기 때문이라는 설이 있다. 암흑 시대에는 우주의 재이온화로 전기적으로 중성이 된 수소로 가득 차 있었으며, 최초기의 별에서 방출되는 강한 자외선이 수소의 재이온화를 일으켜 재이온화 이전의 우주와 같은 상황을 국소적으로 일으키고 있을 가능성이 있다^[23] .

2. 3. 별 형성 속도

우주 탄생 직후 은하의 별 형성은 빠르다고 생각되지만, UDFj-39546284 시대에서 1억 7,000만 년 후의 은하와 비교하면, 은하 내부에서 별이 만들어지는 속도가 10배나 가속되었다는 것을 알 수 있었다.^[19]^[10]

3. 거리

UDFj-39546284는 현재까지 알려진 천체 중 매우 멀리 떨어진 천체 중 하나이다. 이 천체의 적색편이 값과 거리는 여러 차례 관측과 분석을 통해 수정되었다. 처음에는 적색편이 값이 약 10.3으로 관측되었으나, 이후 약 11.9일 가능성이 제시되었다.

3. 1. 적색편이 및 후퇴 속도

UDFj-39546284는 지구에서 두 번째로 멀리 떨어진 천체로 알려져 있다.^[10] 우주에서 멀리 떨어진 천체를 본다는 것은 과거의 모습을 보는 것과 같다. 이 천체의 적색편이 ''z'' 값은 처음 관측되었을 때 10.3 ± 0.8로, 10 이상의 값을 나타내는 최초의 천체였다. 지구로부터의 거리는 이며,^[9] 133억 6,900만 년 전의 모습을 보여준다. 이는 우주 나이의 3.3%, 즉 우주 탄생 후 약 4억 5,100만 년이 지난 시점^[17]의 천체이다.^[11]^[18]

이 천체는 한때 가장 멀리 있던 UDFy-38135539 (z=8.55)보다 더 멀리 있고, 2억 년 이상 더 오래된 시대의 천체이다.^[19] 그러나 2012년에 떨어진 MACS0647-JD가 발견되면서 가장 멀리 떨어진 천체의 자리를 내주었다.^[20] 이후 허블 울트라 딥 필드 관측 결과 UDFj-39546284의 적색편이 값이 11.9일 가능성이 제시되어, 다시 가장 멀리 떨어진 천체가 될 가능성이 생겼다.^[14]^[15] 이 값이 사실이라면, 겉보기 거리는 134억 5,100만 광년, 실제 거리는 이 된다.^[16]

2012년 12월, UDFj-39546284의 적색편이 값은 약 11.9일 가능성이 제기되었다. 기존의 10.3이라는 값은 허블 우주 망원경의 1,600나노미터 필터로 촬영하여 얻은 것이고, 11.9라는 값은 1400나노미터 필터로 촬영했을 때 UDFj-39546284가 찍히지 않았기 때문이다. 매우 가까운 거리에 있는 방출선 은하일 가능성도 있지만, 이 경우 미지의 타입의 은하가 되기 때문에, 아마도 극단적으로 먼 곳에 있는 은하일 가능성이 높다. 그러나 값의 확실성은 MACS0647-JD 쪽이 더 높으며, 어느 쪽이 정말로 먼 천체인지는 2021년에 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경의 관측을 기다려야 한다.^[13]^[14]^[15]

UDFj-39546284의 지구로부터의 겉보기 거리는 133억 6,900만 광년^[9]이지만, 우주 팽창으로 인해 실제 거리는 ^[9]이다. UDFj-39546284의 후퇴 속도는 지구에서 볼 때 29만 5,133 km/s^[9]로 광속의 98.5%에 달한다. 공간 팽창까지 고려하면 실제 후퇴 속도는 65만 2,330 km/s가 된다^[9]. 현재 값은 통계적인 문제로 오차가 남아 있어, 추가 관측이 필요하다. 적색 편이가 z = 10을 넘는 영역에서 멀리 존재하는 천체는 UDFj-39546284, GN-z11 (z = 11.09), MACS0647-JD (z = 10.7) 등 극히 일부만 알려져 있으며, 이처럼 멀리 있는 천체의 상세한 특성은 아직까지 밝혀지지 않았다.^[10]

3. 2. 거리 측정의 불확실성

UDFj-39546284는 알려진 것 중 지구에서 두 번째로 멀리 떨어진 천체이다.^[10] 우주의 먼 천체를 본다는 것은 더 오래된 과거의 모습을 보는 것이다. 적색편이 ''z'' 값은 약 10.3 ± 0.8로 처음 관측되었으며, 10 이상의 값을 나타내는 천체이다.^[10] 지구로부터의 거리는 316억 7,400만 광년^[9]이며, 133억 6,900만 년 전의 천체이다. 이는 우주 나이의 3.3%, 우주 탄생 후 약 4억 5,100만 년이 지난 시점^[17]의 천체이다.^[11]^[18]

2012년에 319억 3,900만 광년 떨어진 MACS0647-JD가 발견되기 전까지, UDFj-39546284는 한때 가장 멀리 있던 UDFy-38135539 (z=8.55)보다 16억 4,200만 광년 더 멀리 떨어져 있었고, 2억 년 이상 더 오래된 시대의 천체였다.^[19] 그러나 MACS0647-JD 발표 후 거의 한 달 뒤, 허블 울트라 딥 필드의 관측 결과 UDFj-39546284의 적색편이 값이 11.9일 가능성이 제시되어, 다시 가장 멀리 떨어진 천체로 돌아올 가능성이 생겼다.^[14]^[15] 만약 이것이 사실이라면, 겉보기 거리는 134억 5,100만 광년, 실제 거리는 326억 6,000만 광년이 된다.^[16]

UDFj-39546284의 적색편이 값은 처음에는 약 10.3으로 측정되었지만, 2012년 12월에는 약 11.9일 가능성이 제시되었다. 10.3이라는 값은 허블 우주 망원경의 1,600나노미터 필터를 통해 촬영하여 얻어진 값이며, 11.9라는 값은 새롭게 1400나노미터 필터를 통해 촬영한 결과, 촬영할 수 있는 범위의 밝기에 UDFj-39546284가 찍히지 않았기 때문이다. 극단적인 성질을 가진 적색편이 2~3이라는 매우 가까운 거리에 있는 방출선 은하일 가능성도 남아 있지만, 만약 그렇다면 미지의 타입의 은하가 되기 때문에, 아마도 극단적으로 먼 곳에 있는 은하임은 틀림없다.

값의 확실성으로 따지면 MACS0647-JD 쪽이 더 높고, 어느 쪽이 정말로 먼 천체인지는 2021년에 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경의 관측을 기다려야 할 것이다.^[13]^[14]^[15]

UDFj-39546284의 지구로부터의 겉보기 거리는 133억 6,900만 광년^[9]이지만, 우주가 팽창하고 있기 때문에 실제 거리는 316억 7,400만 광년^[9]이다. UDFj-39546284의 후퇴 속도는 지구에서 볼 때 295133km/s^[9]로 광속의 98.5%에 달하는 속도로 멀어지고 있다. 그러나 실제로는 공간의 팽창도 가산되므로 실제 후퇴 속도는 652330km/s가 된다.^[9]

현재 값은 통계적인 문제로 오차가 남아 있으며, 향후 추가 관측이 필요하다. 적색 편이가 z = 10을 넘는 영역에서 멀리 존재하는 천체는 UDFj-39546284나 GN-z11 (z = 11.09), MACS0647-JD (z = 10.7) 등 극히 일부만 알려져 있으며, 이처럼 멀리 있는 천체의 상세한 특성 등에 대해서는 아직까지 수수께끼에 싸여 있다.^[10]

4. 관측

UDFj-39546284는 한때 지구에서 두 번째로 멀리 떨어진 천체로 알려졌다.^[10] 적색편이 ''z'' 값은 약 10.3 ± 0.8로, 처음으로 10 이상의 값을 기록한 천체이다. 지구로부터의 거리는 316억 7,400만 광년이며,^[9] 133억 6,900만 년 전의 천체이다. 이는 우주 나이의 3.3%, 즉 우주 탄생 후 약 4억 5,100만 년이 지난 시점의 천체이다.^[17]^[11]^[18]

이 천체는 한때 가장 멀리 있던 UDFy-38135539보다 16억 4,200만 광년 더 멀리 있었고, 2억 년 이상 더 오래된 천체였다.^[19] 그러나 2012년 MACS0647-JD가 발견되면서(319억 3,900만 광년) 가장 멀리 떨어진 천체의 자리를 내주었다.^[20]

MACS0647-JD 발표 직후, 허블 울트라 딥 필드 관측 결과 UDFj-39546284의 적색편이 값이 11.9일 가능성이 제기되어, 다시 가장 멀리 떨어진 천체가 될 가능성이 생겼다.^[14]^[15] 만약 이 값이 사실이라면 겉보기 거리는 134억 5,100만 광년, 실제 거리는 326억 6,000만 광년이 된다.^[16]

2012년 12월, UDFj-39546284의 적색편이 값이 약 11.9라는 새로운 가능성이 제시되었다. 기존의 10.3은 허블 우주 망원경의 1,600나노미터 필터를 통해 얻은 값이었고, 11.9는 1,400나노미터 필터로 촬영했을 때 UDFj-39546284가 찍히지 않아 추정된 값이다. UDFj-39546284가 극단적인 성질을 가진, 적색편이 2~3의 매우 가까운 거리에 있는 방출선 은하일 가능성도 있지만, 이 경우 미지의 타입의 은하가 되므로, UDFj-39546284는 극단적으로 먼 곳에 있는 은하일 가능성이 높다.^[13]

4. 1. 관측 장비 및 기술

허블 우주 망원경에 탑재된 광역 카메라 "WFC3"가 2009년 8월부터 2010년 9월까지(총 노출 시간 87.2시간) 촬영한 "HUDF09" 영역의 이미지에서 UDFj-39546284가 발견되었다.^[12]^[21] 거리는 적색 편이로부터 추정되었다. 그러나 스펙트럼 분석을 하기에는 너무 어둡기 때문에, 거리 확정 및 천체의 종류 확정은 2021년 이후 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경의 관측을 기다려야 한다.^[19]

4. 2. 추가 관측의 필요성

UDFj-39546284는 매우 멀리 떨어진 천체로, 그 거리를 확정하고 천체의 종류를 정확히 파악하기 위해서는 추가적인 관측이 필요하다. 현재까지의 관측 결과로는 적색편이 값이 약 10.3에서 11.9 사이로 추정되지만, 이는 허블 우주 망원경의 관측 결과에 기반한 것이다. 특히 11.9라는 값은 1400나노미터 필터를 통해 촬영했을 때 UDFj-39546284가 찍히지 않았기 때문에 제시된 값이다.^[14]^[15]

이 천체가 극단적인 성질을 가진 적색편이 2~3의 매우 가까운 거리에 있는 방출선 은하일 가능성도 있지만, 이 경우 미지의 타입의 은하가 된다. 따라서 UDFj-39546284가 극단적으로 먼 곳에 있는 은하라는 점은 거의 확실하지만, 정확한 값은 불확실하다.^[13]

값의 확실성 면에서는 MACS0647-JD가 더 높으며, 어느 천체가 실제로 더 멀리 있는지는 2021년에 발사 예정이었던 제임스 웹 우주 망원경의 관측을 통해 밝혀질 것으로 예상되었다.^[13]^[14]^[15] 스펙트럼 분석을 통해 거리를 확정하고 천체의 종류를 확정하는 작업 역시 제임스 웹 우주 망원경의 관측이 필요하다.^[19]

5. 갤러리

5. 1. UDFj-39546284 이미지

이 섹션은 UDFj-39546284의 이미지를 보여준다. 하위 섹션에서 상세한 내용을 다룬다.

5. 1. 1. 허블 우주 망원경 이미지

5. 1. 2. UDFj-39546284 상세 위치

참조

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