(JWST-7329: a rare massive galaxy that formed very early in the Universe. This JWST NIRCAM image shows a red disk galaxy but with images alone it is hard to distinguish from other objects. Spectral analysis of its light with JWST revealed its anomalous nature – it formed around 13 billions years ago even though it contains ~4x more mass in stars than our Milky Way does today. Credit: James Webb Space Telescope)
제임스 웹 우주 망원경이 강력한 성능으로 우주 초기 가능한 수준을 넘어서는 대형 은하를 발견했습니다. 초기 은하들은 가스는 많은 반면 별은 적었습니다. 그리고 대개는 크기가 작은 편이었습니다. 은하들이 서로 합체되면서 점점 커졌고 우리 은하 같은 대형 은하로 성장했습니다.
하지만 과학자들은 허블 우주 망원경 관측 결과를 통해 대형 은하가 이미 우주 초기부터 있었다는 사실을 발견했습니다. 그리고 더 멀리 떨어진 은하를 볼 수 있는 제임스 웹 우주 망원경은 더 먼 우주에서 더 큰 은하를 포착했습니다.
호주 스윈번 대학의 칼 글레이즈부륵 교수(Swinburne University of Technology's Distinguished Professor Karl Glazebrook)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경에 포착된 적색 편이 z 값이 11인 초기 은하를 분석했습니다.
빛이 먼 거리를 오면 우주의 팽창에 의해 도플러 효과가 발생해 파장이 길어집니다. 따라서 본래 색보다 붉게 보이는 데 이를 적색 편이라고 합니다. 반대로 말하면 적색 편이가 클수록 멀리 떨어진 은하이며 빛이 지구까지 오는 더 오랜 시간이 걸린 것입니다. 예를 들어 적색 편이로 볼 때 100억 광년 떨어진 은하라면 100억 년 전의 초기 모습을 보는 것입니다.
적색 편이: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1139179&cid=40942&categoryId=32286
과학자들은 이 은하를 7년 전부터 연구해왔으나 관측 기술의 한계로 정확한 특징을 알 수 없었습니다. 제임스 웹 우주 망원경은 역대 가장 강력한 성능으로 이 은하의 질량을 확인했습니다. 이 은하는 우주 극초기인 130억 년 전에 형성된 것임에도 불구하고 우리 은하의 4배에 달하는 막대한 질량을 지니고 있었습니다. 이는 현재의 은하 생성 이론에 도전하는 수준의 질량입니다.
하지만 과학자들은 당황하기보다는 당연히 흥미로운 시선으로 초기 거대 질량 은하를 바라보고 있습니다. 과학 연구에서 모든 것이 기존 이론대로만 된다면 오히려 새로운 것을 밝혀내기 힘들어집니다. 의외의 발견 속에 새로운 진리가 숨어 있는 법입니다. 이런 거대 은하가 초기부터 생성 가능한지 밝혀내기 위해 앞으로 과학자들이 바빠질 것으로 생각합니다.
참고
https://phys.org/news/2024-02-jwst-unearth-mysterious-ancient-galaxy.html
Karl Glazebrook et al, A massive galaxy that formed its stars at z ~ 11, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07191-9. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2308.05606
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