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제임스 웹 우주 망원경 (JWST)은 첫 번째 은하를 찾거나 외계 행성의 대기권에서 잠재적 인 생체 서명을 감지하여 헤드 라인을 훔칠 수 있지만 우주 화학에 대한 우리의 이해에 있어 거대한 도약을 할 것입니다.
영국에 기반을 둔 한 천문학자의 경우 NASA의 새로운 궤도 관측소에서 과학 프로젝트를 이끌기 위한 기회이기도 합니다. JWST는 크리스마스 날 오후 12시 20분 GMT에 출시될 예정입니다.
바스 대학의 패트리샤 샤디(Patricia Schady)는JWST근적외선 분광기(NIRSpec)를 사용하여 100억 광년 이상 떨어진 은하계에 포함된 성간 가스에 존재하는 중화기의 풍부를 측정하는 다국적 과학자 팀을 이끌고 있습니다.
"JWST에 의해 해결 될 주요 질문 중 하나는 우주의 화학 풍부,"Schady는 천문학 지금말한다.
5층 선쉐이드와 기본 거울이 달린 제임스 웹 우주 망원경에 대한 예술가의 인상은 아리안 5 로켓 꼭대기에 발사된 후 완전히 배치되었다. 이미지: NASA
금속 은하
수화와 헬륨보다 무거운 모든 원소는 천문학자말로 '금속'으로 알려져 있습니다. 이 '금속'은 별에 의해 형성되며, 각 세대의 별이 오고 갈 때, 우주의 금속의 풍부가 증가합니다. 따라서 100억 년 전에 존재했던 은하들은 현대 은하보다 금속이 훨씬 낮아야 하지만 얼마나 낮은가? 먼 은하의 금속성을 측정하는 것은 초기 우주에서 별 형성의 속도를 가르쳐 줄 것이며, 바위 행성이나 생명에 필요한 중요한 분자가 평범해졌을 때를 알 수 있습니다. 또한 은하수가 어떻게 오늘날 은하계로 진화했는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
그러나, 우주 역사에 불과 3~ 40억 년 동안 우리가 보는 우리와 먼 거리에서 은하의 금속성을 측정하는 것은 쉽지 않습니다. 이 작업을 수행하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 이 은하의 다양한 분자에 의해 특정 파장에서 방출되는 빛을 검색하는 것입니다, 이는 이러한 방출 라인이 종종 매우 희미하기 때문에 어렵다. 다른 방법은 밝은 배경 물체에서 빛을 흡수하는 분자를 찾는 것입니다. 흡수되는 빛의 파장은 흡수를 하는 분자의 유형에 따라 달라지므로 이러한 분자를 쉽게 식별할 수 있습니다.
퀘이사는 경우에 따라 배경 광원으로 사용되었지만 연구중인 전경 은하에서 흡수를 하는 가스의 위치를 결정하기는 어렵습니다. 은하의 핵에 흡수 가스, 또는 외부 후광에? 은하계의 핵심은 더 많은 별 형성이 코어에서 일어났을 것이기 때문에 외부 지역보다 더 큰 금속성을 가질 것으로 예상된다. 또한, 한 번 더 멀리 다시 보이는, 적은 퀘이사백 역할을 하는.
그래서 천문학자들은 거대한 별의 파괴와 블랙홀의 형성을 알리는 감마선 파열(GRBs)의 여파를 이용하는 쪽으로 고민해 왔습니다. 여운은 먼 거리에서 은하에서 볼 수있을만큼 밝으며 연구중인 은하에 위치하는 추가 이점이 있습니다. 그들의 빛의 흡수는 GRB의 사이트에서 수십, 또는 대부분의 수백에서 일어나고 있기 때문에, 그들은 천문학자들이 흡수를하고 있는 가스의 위치를 보다 정확하게 고정할 수 있게 합니다.
완전한 직소 퍼즐
그러나, Schady의 프로젝트에 대 한, JWST 는 GRB 여운에 흡수 라인을 측정 하지 않습니다. JWST는 분자에서 배출 선을 직접 측정할 수 있을 만큼 강력합니다. 그래서, 대신 GRBs에 호스트를 연주하고 금속성은 이미 흡수를 통해 측정 된 10 먼 은하를 대상으로합니다. Schady의 프로젝트는 이러한 은하에서 분자에 의해 방출되는 빛으로부터의 금속성을 측정함으로써 동일한 은하계의 두 가지 방법에 대한 첫 번째 상세한 교차 확인을 제공합니다.
이것은 여러 가지 이유로 중요합니다. 은하에서 성간 가스는 중립 가스 또는 이온화 가스로 존재합니다. 오늘날 은하수의 가스의 약 90%가 이온화되는 반면, 초기 우주에 존재하는 은하에서 대부분의 가스는 중립 형태로 존재합니다.
"중성 가스의 금속성에 대한 정보는 흡수 선 연구를 통해 측정 될 수있다,"Schady는 말한다. 한편, 배기가스 라인 측정은 이온화 가스의 존재를 추적합니다. 은하계의 금속성을 완벽하게 파악하기 위해서는 두 가지 측정이 모두 필요합니다.
"내 프로젝트는 은하계의 같은 지역 내에서 흡수 및 방출 라인 금속성을 모두 가진 은하의 첫 번째 샘플을 만들 것입니다"라고 Schady는 말합니다.
측정은 또한 더 먼, 그리고 희미한, 은하의 관측에 대한 은하의 샘플을 제공함으로써, 더 넓은 중요성이 될 것입니다. GRB는 대부분 금속성이 낮은 은하에서 폭발하는 경향이 있기 때문에, 그것은 또한 낮은 금속성을 가질 것이다 첫 번째 은하와 가장 가까운 일치합니다.
따라서 Schady의 프로젝트 결과는 "JWST 또는 기타 시설에서 수행되는 우주 화학 농축에 대한 다른 많은 연구와 관련이 있을 것입니다" 라고 그녀는 말합니다.
따라서 관측 자체가 헤드라인을 만들지는 않지만, 초기 우주에서 은하의 진화에 대해 천문학자들이 JWST와 함께 지휘할 다른 많은 작품에 매우 중요할 것입니다. 사실, 이것은 JWST의 많은 프로젝트의 경우, 그들은 앞으로 몇 년 동안 천문학적 인 발견을위한 기초를 제공 할 것이라는 점에서.
JWST를 사용할 영국 기반의 천문학자 및 그들이 수행 할 프로젝트에 대한 자세한 내용은, 천문학 지금의 2022 년 1 월 호에서 우리의 기사를 읽고, 또는 영국 JWST 웹 사이트를확인합니다.
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