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우주 이야기 1450 - 별보다 가스가 더 밝은 우주 초기의 기이한 은하



 (The newly-discovered GS-NDG-9422 galaxy appears as a faint blur in this James Webb Space Telescope NIRCam (Near-Infrared Camera) image. It could help astronomers better understand galaxy evolution in the early Universe. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Alex Cameron (Oxford))

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(This comparison of the Webb data with a computer model prediction highlights the same sloping feature that first caught the eye of lead researcher Alex Cameron. The bottom graphic compares what astronomers would expect to see in a "typical" galaxy, with its light coming predominantly from stars (white line), with a theoretical model of light coming from hot nebular gas, outshining stars (yellow line). Credit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI))

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제임스 웹 우주 망원경이 우주 초기에 기이한 은하를 발견했습니다. 은하에서 나오는 빛의 대부분은 당연히 별에서 나오는 것입니다. 별에 의해 뜨거워진 성간 가스나 혹은 성운에서도 빛이 나오긴 하지만, 그 양은 많지 않습니다. 그런데 빅뱅 직후 10억년에 불과한 초기 우주에서 발견된 은하 GS-NDG-9422 (9422)는 반대로 별이 아닌 가스에서 나오는 빛이 더 많은 은하로 과학자들의 눈길을 끌었습니다.

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옥스퍼드 대학의 알렉스 캐머론 박사 (Dr. Alex Cameron, of the University of Oxford)가 이끄는 연구팀은 GS-NDG-9422 (9422)의 관측 데이터를 확인했을 때 기이하다 (weird)다고 생각했습니다. 은하의 스펙트럼 분석에서 확인된 빛은 별에서 나온 것이 아니라 밝은 성운에서 나오는 빛이 더 많았기 때문입니다.

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이런 기이한 은하의 원인은 아마도 크고 밝은 별이 많은데서 기인하는 것으로 보입니다. GS-NDG-9422 (9422)에는 우리 은하에 있는 표면 온도 섭씨 4-5만도의 극도로 크고 뜨거운 별보다 더 뜨거운 섭씨 8만도의 초고온 별이 있는 것으로 보입니다. 별의 표면 온도가 뜨겁다는 것은 핵융합 반응이 매우 격렬하게 일어나는 아주 큰 별이라는 의미입니다.

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GS-NDG-9422 (9422)에 있는 별들은 질량이 매우 큰 별로 마치 태초 우주의 1세대 별인 종족 III 별과 비슷하지만, 연구팀은 이미 많은 원소들이 있는 상태로 종족 III 별은 아니라고 보고 있습니다. 아무튼 태양 질량의 수백배에 달하는 거대한 별이 강력한 항성풍을 뿜어내면서 주변에 성운을 만들고 많은 에너지를 흡수한 뜨거운 성운이 빛을 내면서 가스 영역에서 더 밝은 빛을 내는 은하가 탄생한 것으로 보입니다.

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이런 은하는 우주 초기 지금보다 밀도가 높고 가스가 풍부해 거대한 별이 생성되기 쉬운 환경에서만 잠시 존재할 수 있을 것입니다. 그리고 짧은 생을 마감하고 초신성 폭발로 최후를 맞이한 별들은 주변으로 무거운 원소를 많이 뿌리면서 미래의 별과 행성을 만들었을 것입니다. GS-NDG-9422 (9422) 은하도 지금은 수많은 행성에서 생명체가 탄생하지 않았을까 하는 생각이 듭니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-09-webb-weird-galaxy-gas-outshining.html

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Alex J Cameron et al, Nebular dominated galaxies: insights into the stellar initial mass function at high redshift, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1547

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