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우주 이야기 326 - 130억년전의 은하를 발견하다


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 천문학자들은 미래는 볼 수 없지만 과거는 볼 수 있습니다. 아주 멀리 떨어진 천체를 관측하면 과거 우주에서 무슨 일이 일어났는지 알 수 있는 것이죠. 빛이 지구까지 도달하는데 100억년 걸리는 위치에 있는 은하를 관측하면 100억년전 은하의 모습을 알 수 있습니다.
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 따라서 천문학자들은 최신의 망원경을 사용해서 더 먼 은하를 찾아내기 위해서 노력해 왔습니다. 그 결과 빅뱅 이후 얼마 지나지 않은 시점인 130억년전의 은하들을 하나 씩 밝혀냈지만, 그 정확한 거리를 측정하고 성분을 분석하는 일은 오래된 은하를 찾아내는 일만큼 어려운 것이었습니다.
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 최근 예일 대학의 파스칼 오에쉬(Pascal Oesch)와 국제 천문학자팀은 하와이에 있는 구경 10m의 켁 망원경을 이용해서 130억년 거리의 은하인 EGS-zs8-1를 관측했습니다. 이 관측을 위해서 켁 망원경의 새로운 장비인 MOSFIRE(Multi-Object Spectrometer for Infra-Red Exploration)를 사용했다고 합니다. 물론 이 은하는 지금까지 거리가 측정된 은하 가운데 가장 먼 것 가운데 하나입니다. 이 정도 거리에 있는 은하는 몇 개 없죠( http://jjy0501.blogspot.kr/2014/10/Hubble-found-an-extremely-distance-galaxy.html  참조)  (z=7.7302)
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(은하 EGS-zs8-1의 이미지. The galaxy EGS-zs8-1 sets a new distance record. It was discovered in images from the Hubble Space Telescope's CANDELS survey.
Credit: NASA, ESA, P. Oesch and I. Momcheva (Yale University), and the 3D-HST and HUDF09/XDF teams )
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 그런데 사실 이 은하를 관측하는데 사용한 망원경은 세 개입니다. 허블 우주 마원경과 스피처 우주 망원경, 그리고 켁 망원경이죠. 문제는 이 은하의 정확한 거리와 성질을 측정하는 일입니다. 여기에서 켁의 MOSFIRE는 큰 역할을 했습니다.
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분석 결과에 의하면 이 은하는 이미 우리 은하계의 15% 정도 질량이 지녔다고 합니다. 일반적으로 우주 초기에 탄생한 작은 은하들은 합체를 반복하면서 지금처럼 커졌습니다. 우주 역사의 초기 5%에 해당하는 시점에 이런 큰 은하가 등장했다는 점은 그래서 흥미로운데, 물론 무수히 많은 초기 은하 가운데 큰 은하가 쉽게 관측이 된다는 점도 감안해야 할 것입니다.
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  EGS-zs8-1는 우주 초기의 은하로써 지금 우리가 주변에서 볼 수 있는 은하와 매우 다른 특징들을 가지고 있습니다. 별이 생성되는 속도는 매우 빨라서 현재 우리 은하의 80배에 달하며, 별의 재료인 수소가 풍부하기 때문에 매우 큰 별이 쉽게 형성됩니다. 대신 수소와 헬륨을 제외한 원소는 매우 부족합니다. 이 은하에서는 초신성 폭발이 매우 자주 일어날 것입니다. 또 거대 별과 주변 성간 가스의 상호 작용에 의해 가스가 이온화 되는 현상이 발생합니다.
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 이 은하는 현재 천문학자들이 가진 강력한 망원경으로 확인할 수 있는 한계에 있는 은하입니다. 하지만 미래에는 이 한계가 확장될 것입니다. 2018년 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)가 발사되기 때문이죠. 그 이후 천문학자들은 더 먼 우주, 즉 더 과거의 우주를 연구할 수 있을 것입니다.
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 참고
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Journal Reference:
  1. P. A. Oesch, P. G. van Dokkum, G. D. Illingworth, R. J. Bouwens, I. Momcheva, B. Holden, G. W. Roberts-Borsani, R. Smit, M. Franx, I. Labbé, V. González, D. Magee. A SPECTROSCOPIC REDSHIFT MEASUREMENT FOR A LUMINOUS LYMAN BREAK GALAXY ATz= 7.730 USING KECK/MOSFIRE. The Astrophysical Journal, 2015; 804 (2): L30 DOI:10.1088/2041-8205/804/2/L30    ​


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