스페이스 클럽 JWST의 '불가능한' 초기 은하들은 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 거대할 수도 있습니다

[인공위성]

이 9개의 거대 성숙은하에는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 비교적 작은 별들이 포함되어 있습니다. 출처: 클로이 청.

제임스 웹 우주망원경은 이미 젊은 우주에 비해 불편할 정도로 큰 먼 은하들을 발견했습니다. 이제 천문학자들은 이러한 은하들이 이전에 추정했던 것보다 더 큰 질량을 별에 포함하고 있을 수 있다는 증거를 발견해 미스터리를 더욱 깊게 만들었다.

문제는 적색왜성과 같은 작고 희미한 별 인구를 추정하는 데 있습니다. 이들은 은하의 빛에 비교적 적게 기여하지만, 충분히 많으면 은하 질량의 상당 부분을 설명할 수 있습니다.

가장 작은 별들은 너무 희미해서 엄청난 거리에서 개별적으로 볼 수 없기 때문에, 그 개수를 추론해야 합니다. 지금까지 천문학자들은 별들이 은하수와 거의 같은 비율로 태어난다고 가정해 왔습니다. 이러한 별의 탄생 질량 분포를 초기 질량 함수(IMF)라고 합니다.

네덜란드 라이덴 대학교의 클로에 청과 동료들이 이 가정을 검증해보았습니다. 그들은 JWST를 이용해 약 70억 년 전 관측된 9개의 거대 은하의 매우 깊은 스펙트럼을 얻었으며, 이를 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 초대형 망원경에서 이전에 관측한 것과 결합했습니다.

저질량 별은 은하의 스펙트럼에 미묘한 지문을 남기며 특정 파장의 빛을 흡수합니다. 이러한 특징들을 측정함으로써 팀은 훨씬 밝은 별들 사이에 얼마나 많은 희미한 왜성들이 숨어 있는지 추정할 수 있었습니다.

그들은 여러 은하에 예상보다 훨씬 더 많은 저질량 별을 포함하고 있음을 발견했습니다. 천문학자들은 이러한 인구를 '하부 무거운' IMF라고 묘사합니다. 은하수에서 익숙한 별 원리를 따르는 대신, 이 은하들은 불균형적으로 많은 수의 작은 별을 형성한 것으로 보입니다.

'만약 은하가 도시라면, 가장 밝은 별들은 멀리서 바로 눈에 띄는 마천루일 것이다,'라고 청은 말한다. '우리 모델은 훨씬 더 많은 저질량 별 집단이 마천루 사이에 숨겨진 희귀하고 밝은 별들에 숨겨져 있음을 보여줍니다.'

청이 연구한 가장 오래된 은하 두 곳은 매우 이른 시기에 형성된 것으로 보이며, 빅뱅 이후 약 10억 년 이내에 JWST가 발견한 놀라울 정도로 거대한 은하의 후손일 가능성이 큽니다. 초기 은하들은 이미 천문학자들이 설명하기 어렵습니다. 왜냐하면 그들이 그렇게 크게 자랄 충분한 시간이 없었던 것 같기 때문입니다. 만약 이들 별들도 예상보다 훨씬 많은 희미한 별들을 포함하고 있다면, 추정되는 별 질량은 3배에서 4배에 달할 수 있어, 젊은 우주가 어떻게 그렇게 거대한 은하를 그렇게 빠르게 만들어냈는지에 대한 수수께끼가 더욱 깊어집니다.

'이 결과는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 질량이 저질량 별에 숨겨져 있음을 보여준다.'고 연구를 이끈 라이덴 천문대의 마리스카 크릭은 말한다. 저질량 별들이 흔히 행성을 보유하기 때문에, 이 결과는 '우리가 이전에 가정했던 것보다 더 많은 행성이 초기 우주에 형성되었음을 시사할 수도 있다'고 그녀는 말한다.

그러나 JWST의 초기 은하들과의 연결은 추론에 불과하다. 청의 팀은 초기 은하 자체가 아니라 그들의 가능한 후손들을 연구했다. 앞으로의 관측에서는 그 첫 은하들이 실제로 형성된 시기에 가까운 별들 인구를 측정하는 훨씬 더 어려운 과제를 시도할 것입니다. 만약 그곳에서도 같은 희미한 별들이 발견된다면, 우주의 가장 초기 은하들 중 일부는 이미 보이는 것보다 훨씬 더 놀라운 존재가 될 수 있습니다.

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스페이스 클럽(Space Club)