스크랩 허블과 스피처 우주망원경이 발견한 초기 우주

[TOMMY]

나사(NASA)의 허블과 스피처 우주 망원경이 멀리 있는 우주에서 관찰된 9개의 가장 작고 희미하며 조밀한 은하를 발견하기 위해 힘을 모아왔다. 다수의 별들이 강렬하게 빛나면서 새롭게 발견된 각 은하들은 우리 밀키웨이(Milky Way) 은하보다 수백에서 수천배 작은 것으로 밝혀졌다. “이것들은 초기 우주에서 직접 관찰된 가장 작은 은하 무리에 있다.” 라고 Maryland 주, Baltimore 시의 천체 망원경 과학원(Space Telescope Science Institute)의 Nor Pirzkal은 말했다.

은하 전개를 위한 전형적인 모델은 초기 우주의 작은 은하들이 충돌을 통해 오늘날의 대규모 은하로 발전하고 있다고 예측하고 있다. 허블에 의해 처음 발견된 이 9개의 레고 형태의 빌딩블록 은하들은 우리가 알고 있는 것처럼 우주 건설에 기여하였다.

Pirzkal은 은하의 추정 질량이 매우 작은 것으로 발견되어 놀라워했다. 허블의 친구 망원경인 나사의 스피처 우주 망원경을 통해 은하 질량의 정확한 측정을 하였는데, 스피처 관측은 이 은하들이 우주의 가장 작은 빌딩 블록의 일부라고 확신할 수 있는 자료를 제공하였다.

이 젊은 은하들은 우주의 형성기간인 빅뱅 이후 1억년 기간에 대한 중요하고 새로운 통찰을 제공한다. 허블은 9개의 초기 은하에서 존재하는 사파이어 블루 별을 발견했다. 젊은 별들은 겨우 몇백만년 되었고, 빅뱅 원소들(주로 수소와 헬륨)이 중원소로 전환되는 과정에 있었다. 별들은 그들의 중심에서 나아간 원소들의 산물들로 주위 우주를 아직 오염시키기 시작하지 않았다.

Arizona 주의 Tempe 시에 있는 아리조나 주립대 연구자 중의 하나인 Sangeeta Malhotra는 “허블에 의해 보여진 파란 빛이 젊은 별들의 존재를 보여주는 반면, 민감한 Spitzer 영상에서 적외선이 존재하지 않는다는 사실은 오래된 구세대의 별들이 없는 젊은 은하들을 보여주는 결정적인 증거가 된다.”라고 말했다.

아리조나 주립대의 James Rhoads와 중국 상하이 시의 상하이 기술물리원(Shanghai Institute of Technical Physics)의 Chun Xu는 은하들의 수소가 작렬하면서 내는 현저하고 강력한 빛에 의해 생긴 은하들을 처음 정의하였다. 은하들 중 3개는 약간 붕괴되는 것 ? 물방울처럼 흐릿하게 둘러싸이며 올챙이처럼 늘여지는 듯한 형상 - 으로 보인다. 이것은 그 은하들이 이웃 은하들과 상호 작용하고 합쳐져 더욱 크고 밀착하는 구조를 형성하는 것으로 보이는 징후이다.

은하들은 탐구를 위한 허블의 고성능 카메라(Hubble`s Advanced Camera for Surveys), 근적외선 카메라(Near Infrared Camera)와 다수대상 분광계(Multi-Object Spectrometer)와 함께 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra Deep Field, HUDF)에 의해 관측되었다. 스피처의 적외선 정렬 카메라(Spitzer`s Infrared Array Camera)와 유럽 남부관찰의 적외선 분광계와 정렬카메라(European Southern Observatory`s Infrared Spectrometer and Array Camera)에 의해 관측이 이루어졌다.

Pirzkal의 주요 협력자는 Malhotra, Rhoads, Xu와 은하계 밖의 과학을 위한 Grism ACS 프로그램(GRism ACS Program for Extragalactic Science, GRAPES) 팀들이다.

허블우주망원경(Hubble Space Telescope)은 1990년 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구상공 610km 궤도에서 우주 관측을 하는 반사망원경이다. (참조 1: http http://hubblesite.org/the_telescope/hubble_essentials/)

나사는 이 허블우주망원경을 통해 최근 별 탄생이 진행되는 충돌 과정의 은하계를 포착한 바 있다.(GTB2006100700) 지금까지 허블 망원경은 4번의 수리를 받았고, 2008년에도 수명 연장을 위해 스페이스 셔틀을 보내 전지와 자세제어장치를 새로운 부품으로 교환하고, 신형카메라 등을 새로 설치하기로 계획되어 있다.(GTB2006110047) 허블우주망원경의 HUDF에 의해 발견된 초기 우주의 은하 사진과 허블우주망원경의 구조는 첨부한 그림 화일과 같으며, 허블망원경에 대한 자세한 specification은 참조원본화일 1과 같다.

한편, 스피처우주망원경(Spitzer Space Telescope)은 0.85미터 망원경 및 3개의 저온 냉각한 과학 계기로 이루어진 적외선 망원경으로 그 원리는 다음과 같다. 먼저 별의 층돌로 떨어져 나갈 때 폭발과 상승된 열로 하나씩 충격파에 부딪히게 되는데, 이러한 충격파에 부딪히는 물질은 X선과 가시광선을 발산하는 온도까지 올라가는 시간을 가질 수 있다. 이제 막 충격파에 부딪힌 물질은 점점 차가워지고 적외선과 함께 빛난다. 결과적으로 이전의 X선과 가시광선 관측으로 뒤떨어지는 차가운 행방불명 덩어리가 아닌 재빨리 발산하는 뜨겁고 깊은 층 물질을 확인시켜준다. 스피처 망원경의 적외선 탐지기는 중간 층 구성 요소인 네온, 산소와 알루미늄으로 구성된 가스와 먼지인 잃어버린 덩어리를 발견할 수 있다.(GTB2006101091)

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