우주 이야기 1446 - 8개의 렌즈가 모인 회전식 중력 렌즈

(The Carousel Lens, as seen through the Hubble Space Telescope. Credit: William Sheu/UCLA)

(RGB image of DESI-090.9854-35.9683, generated using the HST F140W filter (0070 pixel−1) as the red channel, HST F200LP filter (0028 pixel−1) as the blue channel, and the pixel-wise average of the two filters as the green channel. Credit: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad65d3)

아인슈타인이 상대성 이론에서 예측했던 중력 렌즈는 이제 먼 우주를 관측하는 천문학자들에게 없어서는 안될 도구로 자리잡았습니다. 은하나 은하단이 행사하는 중력에 의해 빛이 굴절되어 렌즈처럼 작용하는 중력 렌즈는 자연이 인간에게 선물한 망원경으로 멀리 있는 천체를 수십 배 더 확대해 보여줍니다.

그런데 사실 이런 중력 렌즈들은 망원경으로 봤을 때 완전히 상이 깨끗하게 맺히는 경우보다 초점이 제대로 맞지 않는 경우가 더 흔합니다. 아무래도 실제 렌즈가 아니다보니 어쩔 수 없는 일인데, 과학자들이 최근 여러 개의 중력 렌즈가 초점을 맞춘 매우 강력항 중력 렌즈를 찾아냈습니다.

미 국립 로렌스 버클리 연구소의 데이빗 쉬레젤 (David Schlegel, a senior scientist in Berkeley Lab's Physics Division)과 대학원생이었던 윌리엄 쉐우 (William Sheu) 및 동료들은 8개의 중력 렌즈가 일렬로 늘어선 회전식 렌즈 Carousel Lens를 발견했습니다.

이 중력렌즈의 첫 번째 렌즈는 지구에서 50억 광년 떨어진 은하단입니다. 그리고 그 뒤에는 지구에서 관측했을 때 우연히 일렬로 늘어선 7개의 은하가 76억 광년에서 120억 광년 사이 존재합니다. 이 7개의 은하도 렌즈에 원형으로 돌아가면서 보이기 때문에 회전식 렌즈라고 부를 수 있습니다. (위의 사진에서 1-7까지 점)

이 8겹 렌즈를 찾기 위해 과학자들은 Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) 데이터와 허블 우주 망원경 데이터를 이용해 중력 렌즈를 찾았습니다. 데이터 분석에는 펄뮤터 슈퍼컴퓨터Perlmutter supercomputer at the National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC)가 활용됐습니다.

이번에 찾아낸 중력 렌즈는 아주 멀리 있는 우주를 크게 확대해서 볼 수 있어 암흑 에너지와 암흑 물질 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. 앞으로 이를 능가할 우주의 다중 렌즈를 찾아낼 수 있을지도 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-09-magnifying-deep-space-carousel-lens.html

William Sheu et al, The Carousel Lens: A Well-modeled Strong Lens with Multiple Sources Spectroscopically Confirmed by VLT/MUSE, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad65d3

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