초기 우주에서 120 억 광년 떨어진 은하의 최초 발견

유럽 ​​남방 천문대 (ESO)의 천문학 자들은 세계에서 가장 큰 전파 망원경 인 Alma (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array)를 사용하여 극도로 먼 은하의 관측을 수행했습니다.

지구에서 120 억 광년 이상 떨어져있는이 은하는 초기 우주에서 태어난 아주 어린 은하이며 놀랍게도 우리 은하수 (은하수)처럼 보였습니다.

갓 태어난 젊은 은하들은 일반적으로 혼돈 상태에있는 것으로 간주되지만 관측 된 은하는 우리 은하와 같이 상대적으로 성숙하여 은하의 형성과 진화를 검토 할 수있는 기회를 제공했다고 생각됩니다.

이 관찰 연구는 과학 저널 Nature의 12 일자에 게재되었습니다.

유럽 ​​남부 천문대의 천문학 자들은 세계에서 가장 큰 전파 망원경 인 ALMA를 사용하여 120 억 광년 떨어진 초기 우주에서 태어난 ‘어린’은하를 발견했습니다. SPT0418-47이라는 이름의이 은하는 은하수 근처 은하의 중력 렌즈 효과로 ​​인해 거의 완벽한 빛의 고리를 보여주었습니다. © ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Rizzo et al.

초기 우주에서 만들어진 120 억년 된 은하

우주가 약 138 억년이고 빛이이 관측 된 은하에서 지구에 도달하는 데 124 억년이 걸렸다 고 가정하면, 우리는 우주가 14 억년이었던 초기 우주에서 형성된 은하를 본 것입니다.

Francesca Rizzo, Ph.D. 연구를 주도한 막스 플랑크 우주 물리학 연구소의 학생은“이 관찰 연구는 우리 은하수와 은하수에 가까운 나선 은하에서 관찰 된 구조가 이미 120 억년 전에 존재했음을 보여줍니다. , 은하 형성 연구에 새로운 돌파구를 열었습니다.”

SPT0418-47이라는 이름의이 은하에는 나선 팔이없는 것처럼 보이지만, 우리 은하의 전형적인 특성이 적어도 두 가지가있는 것으로 밝혀졌습니다. 즉, 회전하는 원반과 은하 중심 주위에 밀집된 별들의 무리로 구성된 돌출부입니다.

이 은하의 중심 돌출부가 우주 역사 초기에 발견 된 것은 이번이 처음으로 SPT0418-47을 우리 은하처럼 보이는 가장 먼 은하로 만들었습니다.

“이 은하를보고 놀랐던 것은 그것이 우리와 가까운 다른 은하들과 매우 유사하기 때문에 모델링이 조금 더 적거나 더 이른 것입니다”라고 Groningen 대학의 캡틴 천문 연구소의 Filippo Fraternali 교수는 말했습니다. 네덜란드. “상세한 관찰에서 모든 기대에 반했습니다.”

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초기 은하에서 젊은 은하들은 여전히 ​​형성되는 과정에 있었기 때문에 연구자들은이 은하들이 혼란스럽고 우리처럼 더 성숙한 은하의 전형적인 명확한 구조가 결여 될 것이라고 예측했습니다.

이 연구에 사용 된 ALMA 전파 망원경 시설에는 지구 남쪽에서 볼 수있는 은하수가 펼쳐져있다. © ESO / B. Tafreshi (twanight.org)

중력 렌즈의 효과로 ‘먼 과거’를 자세히 관찰

SPT0418-47과 같은 먼 은하를 연구하면 은하가 어떻게 형성되고 진화했는지 이해하는 데 도움이됩니다.

이 은하는 너무 멀리 떨어져있어 빛이 지구에 도달하는 데 120 억 년이 걸렸기 때문에 우리는 우주가 현재 나이의 10 % 밖에되지 않았을 때 은하의 모습을보고 있습니다. 이것을 연구함으로써 우리는이 아기 은하들이 막 발달하기 시작한 때로 돌아갈 수 있습니다.

이 먼 은하들은 작고 희미 해 보이며 현존하는 가장 강력한 망원경으로도 상세한 관측이 불가능합니다.

팀은 가까운 은하계를 강력한 돋보기 (중력 렌즈 효과)로 사용하여이 장애물을 극복했습니다. 그리고 ALMA를 통해 우리는 먼 과거를 전례없이 자세하게 관찰 할 수있었습니다.

중력 렌즈 효과는 먼 은하의 빛이 관측자 근처의 은하의 중력에 의해 왜곡되고 휘어져 모양이 이상하게 보이지만 확대 할 수있는 장점이 있습니다.

중력 렌즈를 통해 본이 먼 은하는 매우 정밀하게 정렬되어있어 우리 은하에 가까운 은하 주변에 거의 완벽한 빛의 고리를 형성하는 것처럼 보입니다.

중력 렌즈의 효과를 보여주는 그림. 그림 중앙에있는 먼 거대 물체에서 나오는 먼 빛 (흰색)은 그림 중앙에있는 물체의 중력에 의해 구부러져 있으며, 왼쪽 지구에서 보면 왜곡되고 중앙 물체 근처의 확대 된 이미지 (주황색 빛을 통해). © WikiCommons / http://hubblesite.org/newscenter/archive/2000/07/image/c

“보물 상자가 열리는 것 같습니다”

연구팀은 새로운 컴퓨터 모델링 기술을 사용하여 ALMA 데이터에서 멀리 떨어진 은하의 실제 모습과 기체 운동을 재구성했습니다.

“SPT0418-47의 재구성 된 이미지를 처음 보았을 때 믿을 수 없었습니다. 보물 상자가 열린 것 같았다.”

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막스 플랑크 우주 물리학 연구소의 공동 저자 인 시모나 베게 티 박사는 “우리가 발견 한 것은 매우 창피했다”고 말했다. “SPT0418-47은 별이 빠른 속도로 형성되는 매우 에너지가 넘치는 곳입니다. 초기 우주에서 가장 잘 정렬 된 은하 디스크였습니다.”

“이것은 매우 예상치 못한 결과이며 우리가 생각하는 은하계가 진화하는 방식에 중대한 영향을 미칩니다.”

팀은 SPT0418-47이 우리 은하와는 매우 다른 은하로 진화하여 나선 은하 이외의 유형 인 타원 은하계에 합류 할 것이라고 믿고 있지만, 디스크와 함께 SPT0418-47은 나선과 유사한 다른 특성을 가지고 있습니다. 오늘날 우리가 보는 은하. 있다.

2025 년에 운영 될 예정인 ‘세계에서 가장 밝은 눈’인 유럽 남방 천문대의 초대형 망원경 추정치. 1 차 반사경은 직경 39m, 폭 1.45m 당 800 개의 세그먼트와 2 차 반사경으로 구성됩니다. 직경 4.2m입니다. © ESO

5 월 발표 된 거대한 회전 디스크에 대한 후속 연구

이 예상치 못한 발견은 초기 우주가 한때 믿었던 것처럼 혼란스럽지 않을 수도 있음을 시사합니다. 또한 빅뱅 직후에 얼마나 잘 정렬 된 은하가 그렇게 빨리 형성 될 수 있는지에 대한 많은 의문을 제기합니다.

ALMA의 발견은 지난 5 월에 발표 된 비슷한 거리에서 보이는 거대한 회전 디스크에 대한 후속 연구입니다. 본 연구에서는 중력 렌즈 효과 덕분에 SPT0418-47을 더 자세히 관찰 할 수 있었고 원반 이외의 돌출 돌기가 발견되어 이전 연구보다 우리 은하수와 훨씬 더 유사 함을 확인했습니다.

현재 건설중인 유럽 남방 천문대의 극 대형 망원경 (ELT) 연구를 포함한 향후 연구는 이러한 ‘아기’디스크 은하가 얼마나 흔한 지, 그리고 일반적으로 예상보다 덜 혼란 스러운지 여부를 결정할 것입니다. 이 발견은 은하 진화 연구를위한 새로운 길을 열 것으로 예상됩니다.

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