스페이스 클럽 웹과 허블은 새로운 이미지에서 별의 유아실, 은하, 중력 렌즈를 관측합니다

[우주센터]

NASA와 유럽우주국이 공동 운영하고 캐나다 우주국도 웹에 참여한 제임스 웹 우주망원경과 허블 우주망원경을 사용하는 팀들이 최근 우리 우주의 복잡하고 끊임없이 변화하는 독특함을 강조하는 여러 장의 눈부신 사진을 공개했습니다. 웹의 이미지는 별의 유아원과 은하단을 강조하는 반면, 허블의 이미지는 동기화가 맞지 않는 은하와 거품 같은 성운을 보여줍니다.

웹의 발견, NGC 7129 내 아기 별

지구에서 3,300광년 떨어진 곳에 위치한 NGC 7129라는 별의 보육원이 있습니다. 이곳은 별의 형성을 촉진하는 먼지 구름으로 가득 찬 영역입니다. 이 먼지 구름들은 젊은 원시별 형성에 주로 관여하지만, 광학 파장에서 젊은 별들의 빛을 차단하기도 합니다. 웹의 놀라운 적외선 감도 덕분에 이 먼지를 직접 뚫고 볼 수 있어, 진화 과정에서 서로 다른 단계에 있는 수백 개의 별을 드러낼 수 있습니다.

NGC 7129에서 가장 무거운 별은 LkHα 234로, 영역 중심에 위치하며 웹 거울에 6개의 밝은 회절 스파이크가 있습니다. 별이 질량이 클수록 진화 속도가 빨라지며, 주계열 이전의 별인 LkHα 234는 이미 필요한 모든 질량을 모아 자신의 중력에 의해 수축하고 있습니다. LkHα 234 자체는 우리 태양보다 5배에서 8배 더 무겁습니다.

웹의 NGC 7129 이미지. (출처: NASA/ESA/CSA/STScI/ A. 파간(STScI))

LkHα 234 왼쪽의 큰 금 공동은 3.5광년에 걸쳐 있으며, LkHα 234가 탄생한 직후 수소 가스가 유출되어 형성되었습니다. 이 가스의 대부분은 압축되어 다른 별들의 형성을 돕고, 이미 이 영역에서 새로운 별들이 관측되고 있습니다. 두 별은 '보우 쇼크'라 불리는 분홍색 거품 모양의 구조물을 가지고 있는데, 이는 별의 바람이 근처의 에너지 가스를 밀어내면서 만들어집니다. 이 별들은 LkHα 234와 함께 수소 분자가 원자로 분해되는 광해리 경계를 형성합니다.

LkHα 234 오른쪽의 붉은 영역은 원시별이라는 가장 어린 별들을 숨기고 직접 형성하는 덩어리 물질로 이루어져 있습니다. 원시성은 주계열 이전 별들보다도 더 젊으며, 압축된 먼지와 가스 구름에서 형성됩니다. 이 영역의 붉은 빛은 원시별들이 초고온 물질을 방출하여 조밀한 물질과 상호작용하는 유출물로 만들어낸 것입니다. 이 지역에는 많은 원시별이 형성되어 여러 유출구가 겹치고 상호작용하여 복잡하고 혼란스러운 모습을 보입니다.

허블이 동기화되지 않은 NGC 4698을 관측합니다

나선은하는 우리 우주에서 가장 균일하고 일관된 천체 중 하나입니다. NGC 4698은 처녀자리 별자리에서 5,500만 광년 떨어진 나선은하로, 처음 보기에는 다르지 않아 보이지만, 새로운 허블 관측 결과 거의 균일하게 보입니다. 이 은하는 중심 돌출부가 은하 평면에 수직으로 뻗어 있는 몇 안 되는 나선은하 중 하나입니다. 이로 인해 중앙 돌출부의 별과 가스가 원반의 나머지 부분과 수직으로 회전하게 됩니다.

과학자들은 이러한 불균형 현상이 외부 힘이 가스를 은하로 유입시키는 데서 비롯된다고 믿고 있습니다. 이 외부 가스는 은하 중심에 별과 가스가 모여 있는 별도의 원반을 형성했으나, NGC 4698의 주은하면에 각도를 이루었을 수 있습니다. 일부 관측은 NGC 4698이 한때 다른 은하와 합병했을 가능성을 시사하며, 은하 한쪽에서 작은 수소 팔이 뻗어 있는 것으로 보인다.

NGC 4698의 허블 이미지입니다. (출처: ESA/허블/NASA/D. 틸커/MAUVE-HST 팀)

은하 중심 돌출부의 하얀 빛은 수천 개의 작고 오래된, 차가운 별들에 의해 만들어집니다. 훨씬 크고 젊은 별들이 외부 원반을 따라 보입니다. 은하 중심에는 우리 태양의 백만 배가 넘는 질량을 가진 초대질량 블랙홀이 위치해 있습니다. 관측에 따르면 이 블랙홀은 점점 커지는 듯하며, 강한 중력으로 인해 가스, 먼지, 심지어 별들까지도 계속 끌어당기고 있습니다.

참고

• JWST 업데이트
• 허블 업데이트
• 우주과학 부문
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이 허블 관측은 처녀자리 은하단 내 은하를 관측하고 특성화하는 데 중점을 둔 관측 프로그램 #18103의 일부로 이루어졌습니다. 처녀자리 은하단은 처녀자리 별자리에 천 개 이상의 은하가 모여 있는 큰 은하단입니다.

웹은 MACS J0454.1-0300에서 굴곡 빛을 목격했습니다

거대한 중력장을 가진 물체가 또 다른 밝고 더 먼 물체 바로 앞에 위치하면, 먼 물체에서 나오는 빛이 더 가까운 물체 주위에서 '휘어지고' 증폭되는데, 이를 중력 렌즈 현상이라고 합니다. 중력 렌즈 효과는 여러 물체에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 웹이 최근 촬영한 은하단 MACS J0454.1-0300 이미지에서 확인할 수 있습니다. 이 은하단은 주변의 더 먼 은하들의 빛을 굴절시킵니다.

웹의 이미지에서 MACS J0454.1-0300의 은하들은 노란색으로 확산된 모습을 띠며, 더 먼 중력 렌즈 은하에서 나오는 빛은 주황색으로 보입니다.

MACS J0454.1-0300은 지구에서 매우 멀리 떨어져 있으며, 웹의 이미지에 나타난 빛은 우주가 80억 년 되었을 때의 성단을 보여줍니다. 빛은 유한한 속도로 이동하며, 우주의 거대한 크기 때문에 매우 먼 물체에서 나오는 빛이 우리에게 도달하는 데 시간이 걸립니다. 게다가 우주가 팽창함에 따라 이 빛의 대부분이 적외선으로 적색편이되어 허블 같은 광학 망원경으로는 이 천체들을 가립니다. 다행히도 웹의 적외선 감도 덕분에 과학자들은 이 장관을 이루는 성단과 그 중력 렌즈를 관측할 수 있었습니다.

웹의 MACS J0454.1-0300 이미지. (출처: ESA/웹/NASA/CSA/L. 퍼탁/S. 후지모토)

중력 렌즈 확대는 과학자들이 일반 관측 조건에서는 망원경으로는 해상도가 불가능한 너무 먼 천체를 관측하고 특성화할 수 있게 해줍니다. 왜곡된 은하에서 나오는 일부 빛은 우주가 겨우 20억 년 되었을 때의 모습과 빅뱅 이후 8억 년 전의 모습을 보여줍니다.

빛이 왜곡되었음에도 불구하고, 웹의 관측은 은하들이 병합을 겪고 있어 강렬한 별 형성을 일으킨다고 시사합니다. 왜곡된 영역에서는 밝은 '매듭'도 볼 수 있는데, 이 매듭들은 가름이 5광년 정도로 작고 300배로 확대됩니다.

이 웹 관측은 두 개의 관측 프로그램인 #5058과 #6882의 일부로 수행되었습니다. 이 두 관측 프로그램 모두 거대한 은하단의 중력 렌즈 효과를 이용해 매우 먼 천체를 관측하는 것을 목표로 합니다.

허블이 거품 같은 LHA 120-N44를 포착했습니다

은하수를 도는 작은 은하인 대마젤란 구름(LMC) 안에는 별의 보육지 역할을 하는 거품 모양의 성운인 LHA 120-N44가 있습니다. 도라도 별자리에서 16만 광년 떨어진 곳에 위치한 LHA 120-N44는 밀도 높은 먼지와 가스로 둘러싸인 속이 빈 내부 지역을 특징으로 합니다. 속이 빈 내부 영역은 약 210 x 140광년 크기이며, 외부 껍질은 그 안의 별들이 폭발하여 형성됩니다.

중심 별들의 폭발은 초신성을 발생시켜 성단의 내부 가스를 중심에서 쓸어내어 속이 빈 내부 영역을 둘러싼 외부 껍질을 형성했습니다. 하지만 이제 외껍질의 가스와 먼지 속에서 새로운 별들이 형성되고 있어 LHA 120-N44가 별의 산아지 역할을 하게 되었습니다.

과학자들은 특히 LHA 120-N44에 관심을 가지고 있는데, 현재의 모습 덕분에 항성 형성 과정 전체를 처음부터 끝까지 연구하고 시간을 측정할 수 있기 때문입니다. 많은 이들이 차가운 가스 구름이 조밀하고 원시별과 같은 매듭으로 붕괴된 후 핵융합이 시작되는 데 얼마나 걸리는지 이해하는 데 관심이 있습니다.

허블의 LHA 120-N44와 LHA 120-N44F 이미지입니다. (출처: ESA/허블/NASA/D. 굴리어미스)

허블 천문은 LHA 120-N44 내 현재 별들을 세고 분류하는 데 사용되었으며, 관측에서 약 50만 개의 별이 발견되었습니다. 이 중 거의 3만 개의 별은 아직 핵에서 수소를 헬륨으로 융합하기 시작하지 않은 젊은 주계열 이전의 별들입니다. 외부 가스 껍질 안의 거대한 별들은 자외선으로 가스를 활성화하여 밝고 빛나는 모습을 만듭니다. 이미지 오른쪽 상단에 위치한 작은 거품 모양의 구조물인 LHA 120-N44F는 단일 뜨겁고 거대한 별의 별풍에 의해 형성되었으며, 이 별이 주변의 가스와 먼지를 불어냈습니다.

이 허블 관측은 관측 프로그램 #14689의 일환으로 수집되었으며, 이 프로그램은 아직 수소 융합을 시작하지 않은 LHA 120-N44 영역 내 별들을 특성화하는 것을 목표로 합니다. 이 관측 프로그램에서 수집된 데이터는 과학자들이 별의 형성 시기를 정확히 측정하고 신생 별들의 정확한 질량을 결정하는 데 도움을 줄 것입니다. 더 나아가, 관측은 LMC와 초기 우주의 은하처럼 헬륨보다 무거운 원소가 없는 지역에서 별 형성이 어떻게 일어나는지를 보여줄 것입니다.

(주요 이미지: (왼쪽) 웹이 촬영한 별의 보육지 NGC 7129 이미지. 출처: NASA/ESA/CSA/STScI/A. 파간(STScI). (오른쪽) 나선은하 NGC 4698의 허블 이미지입니다. 출처: ESA/허블/NASA/D. 틸커/MAUVE-HST 팀)

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