우주이야기 112 - 우주 극초기의 은하

 현존하는 가장 강력한 우주 망원경인 허블 우주 망원경을 이용하더라도 우주의 거의 끝자락에 해당되는 130 억 광년 전의 우주를 본다는 것은 매우 어려운 일입니다. 여기서는 은하라 할지라도 아주 작은 점으로도 겨우 보이는 수준이기 때문입니다. 이 문제를 극복하기 위해서는 미래에 제임스 웹 우주 망원경이나 혹은 현재 건설중이거나 예정인 차세대 대형 망원경이 필요하겠지만, 그 전까지는 허블 우주 망원경이 중력 렌즈 현상의 도움을 받아 우주의 아주 초기 상태의 은하를 탐색하는 임무를 담당하고 있습니다.

  Cluster Lensing and Supernova Survey with Hubble program (CLASH) 연구의 일환으로 허블 우주 망원경은 4개의 파장 영역에서 매우 희미하고 먼 은하를 관측하고 있으며 다섯번째 파장대는 스피처 우주 망원경의 도움을 받고 있습니다. 이들은 중력렌즈 (gravitational lense ) 라는 효과를 이용하는데 이는 관측하고자 있는 물체와 관측자 사이에 존재하는 은하단 같은 거대한 질량을 가진 물체가 중력장으로 빛을 모으는 렌즈 같은 역활을 하는 원리입니다. 그러나 이와 같은 중력 렌즈 효과를 이용하더라도 적색편이 z=10 에 가까운 먼 은하는 작은 점으로 밖에 보이지 않습니다. 

 이전에도 적색 편이 z 10 정도로 그 은하에서 우리에게까지 빛이 이동한 거리가 132 억년에 달하는 (즉 132 억년 전의 은하모습) 은하에 대해서 소개한 바 있지만 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100146654141 참고 ) 존스 홉킨스 대학의 웨이 젱 (Wei Zheng  ) 이 이끄는 연구팀은 이번에 적색 편이 z 가 9.6 인 은하  를 중력렌즈의 힘을 빌어 관측하는데 성공했습니다. MACS1149-JD 이라고 불리는 이 은하는 은하단 MACS J1149+2223 의 중력 렌즈 효과로 인해 본래 밝기의 15 배나 밝게 관측되었습니다. 

(132 억년전의 은하  MACS1149-JD  우측 아래 작은 점 (Credit: NASA/ESA/STScI/JHU) )

 이렇듯 중력 렌즈의 힘을 빌더라도 이 위치에 있는 은하는 작은 점으로 밖에 보이지 않는데 이 부분은 결국 나중에 나올 차세대 망원경의 힘을 빌리는 수 밖에 없어 보입니다. 과학자들은 이런 먼 거리에 존재하는 은하를 관측하므로써 초기 은하가 어떻게 형성되었는지 알아낼 수 있습니다. 이 은하는 대략 빅뱅의 시점으로 부터 5억년 후 모습이라고 생각되며 디테일한 부분은 알 수 없지만 적어도 빅뱅 이후 2 억년 후에는 은하를 형성했을 것으로 생각하고 있습니다. 

 미래에 보다 강력한 망원경과 관측 장치가 개발되면 우리는 초기 은하의 모습이 어떠했는지에 대해서 보다 많은 정보를 구할 수 있을 것 입니다. 

 참고 

    http://www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120919135419.htm

   

    http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/31/

 

Journal Reference:

 Wei Zheng, Marc Postman, Adi Zitrin, John Moustakas, Xinwen Shu, Stephanie Jouvel, Ole Høst, Alberto Molino, Larry Bradley, Dan Coe, Leonidas A. Moustakas, Mauricio Carrasco, Holland Ford, Narciso Benítez, Tod R. Lauer, Stella Seitz, Rychard Bouwens, Anton Koekemoer, Elinor Medezinski, Matthias Bartelmann, Tom Broadhurst, Megan Donahue, Claudio Grillo, Leopoldo Infante, Saurabh W. Jha, Daniel D. Kelson, Ofer Lahav, Doron Lemze, Peter Melchior, Massimo Meneghetti, Julian Merten, Mario Nonino, Sara Ogaz, Piero Rosati, Keiichi Umetsu, Arjen van der Wel. A magnified young galaxy from about 500 million years after the Big Bang. Nature, 2012; 489 (7416): 406 DOI: 10.1038/nature11446