우리는 마침내 초기 우주의 어둡고 형체 없는 공허에 빛을 가져온 것이 무엇인지 알게 되었습니다.
허블 우주망원경과 제임스 웹 우주망원경의 데이터에 따르면, 초기 우주가 시작될 때 자유롭게 날아다니는 광자의 기원은 은하계 공간을 가득 채웠던 탁한 수소 안개를 걷어내고 생명이 점화된 작은 왜성은하였습니다. 새로운 종이 해당 연구는 지난 2월에 발표됐다.
“이번 발견은 초희미한 은하가 초기 우주의 진화에서 중요한 역할을 했다는 것을 보여줍니다.” 천체물리학자 이리나 체메린스카(Irina Chemerinska)는 이렇게 말했습니다. 파리 천체물리학 연구소 출신.
“그들은 우주 재이온화 동안 중성 수소를 이온화된 플라즈마로 변환하는 이온화 광자를 생성합니다. 이는 우주의 역사를 형성하는 데 있어 저질량 은하를 이해하는 것이 중요함을 강조합니다.”
우주가 시작될 때, 빅뱅이 일어난 지 몇 분 만에 우주는 이온화된 플라즈마의 두꺼운 안개로 가득 차 있었습니다. 어떤 작은 빛이라도 이 안개를 뚫을 수 있었습니다. 오히려 광자는 떠다니는 자유 전자에 의해 단순히 흩어져서 우주를 효과적으로 어둡게 만들었을 것입니다.
우주가 냉각됨에 따라 약 300,000년 후에 양성자와 전자가 함께 모여 중성 수소 가스(그리고 약간의 헬륨)를 형성하기 시작했습니다. 대부분의 빛 파장은 이 중성 매질을 통과할 수 있었지만 이를 생성할 수 있는 광원은 거의 없었습니다. 하지만 이 수소와 헬륨에서 최초의 별이 탄생했습니다.
이 최초의 별들은 핵에서 전자를 떼어내고 가스를 재이온화할 만큼 강력한 방사선을 방출했습니다. 그러나 이 시점에서 우주는 너무 팽창하여 가스가 퍼져나가 더 이상 빛이 비치는 것을 막을 수 없게 되었습니다. 빅뱅이 일어난 지 약 10억년 후, 우주의 새벽으로 알려진 기간이 끝나고 우주는 완전히 재이온화되었습니다. 짜잔! 불이 켜졌다.
하지만 우주의 새벽에는 흐릿한 부분이 너무 많고, 시간과 공간을 넘어 너무 희미하고 멀기 때문에 우리는 거기에 무엇이 있는지 보는 데 어려움을 겪었습니다. 과학자들은 이 안개의 대부분을 일으키는 원인이 강력할 것이라고 생각했습니다. 예를 들어 강착으로 인해 밝은 빛을 생성하는 거대한 블랙홀과 별 형성 중에 있는 거대한 은하(아기 별은 많은 자외선 복사를 생성함) 등이 있습니다.
제임스 웹 망원경은 부분적으로 우주의 새벽을 관찰하고 거기에 무엇이 숨겨져 있는지 알아내려고 설계되었습니다. 우리 우주가 형성되는 이 중요한 시기에 대한 모든 종류의 놀라움을 드러내는 것은 큰 성공이었습니다. 놀랍게도, 망원경 관측에 따르면 왜소은하가 재이온화의 주요 주체임을 알 수 있습니다.
파리 천체물리학 연구소의 천체물리학자 하킴 아티크(Hakim Atiq)가 이끄는 국제팀은 허블의 데이터를 바탕으로 Abell 2744라는 은하군에 대한 제임스 웹 망원경 데이터를 활용했습니다. Abell 2744는 밀도가 너무 높아 시공간이 주변을 휘어져 우주 렌즈를 형성합니다. 이 시공간을 통해 우리에게 전달되는 모든 먼 빛은 확대됩니다. 이를 통해 연구자들은 우주 새벽 근처의 작은 왜소 은하를 볼 수 있었습니다.
그런 다음 그들은 제임스 웹 망원경을 사용하여 이 작은 은하계의 상세한 스펙트럼을 얻었습니다. 그들의 분석에 따르면 이 왜소은하는 초기 우주에서 가장 풍부한 유형의 은하일 뿐만 아니라 예상보다 훨씬 더 밝다는 사실이 밝혀졌습니다. 실제로 연구팀의 연구에 따르면 왜소은하의 수는 큰 은하보다 100:1로 많고, 총 방출량은 더 큰 은하에서 일반적으로 가정되는 이온화 방사선의 4배에 달합니다.
“이러한 우주의 힘이 합쳐지면 임무를 완수하기에 충분한 에너지보다 더 많은 에너지를 방출합니다.” 아틱이 말했다.“작은 크기에도 불구하고 이 작은 질량의 은하들은 엄청난 양의 에너지 방사선을 생성하며, 이 기간 동안 그들의 풍부함은 너무 커서 그들의 집단적 영향은 우주의 전체 상태를 변화시킬 수 있습니다.”
이는 재이온화 뒤에 숨은 힘에 대한 최고의 증거이지만 아직 해야 할 일이 더 많습니다. 연구자들은 하늘의 작은 부분을 관찰했습니다. 그들은 그들이 선택한 표본이 단지 왜소은하의 변칙적인 집합이 아니라 우주 탄생 당시의 전체 인구를 대표하는 표본인지 확인해야 합니다.
과학자들은 초기 은하단의 더 넓은 샘플을 얻기 위해 하늘에서 더 많은 우주 렌즈 영역을 연구할 계획입니다. 그러나 결과는 이 샘플에서만 매우 흥미롭습니다. 과학자들은 재이온화에 대해 알게 된 이후로 계속해서 이에 대한 답을 찾아왔습니다. 그리고 우리는 마침내 안개를 걷게 될 것입니다.
“이제 JWST와 함께 미지의 영역에 들어섰습니다.” 천체 물리학자인 Thimya Nanayakkara는 말했습니다. 호주 스윈번 공과대학교 출신.
“이 연구는 우리가 시작의 진화 역사를 도표화하려는 노력에서 대답해야 할 더 흥미로운 질문을 열어줍니다.”
이 연구는 자연.
이 기사의 원본 버전은 2024년 3월에 게시되었습니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”