연구원들은 우주 망원경으로 젊은 우주의 심장을 연구합니다.

강력한 망원경과 자연의 약간의 도움이 결합된 독특한 새 장비는 연구자들이 젊은 우주의 중심에 있는 은하계 보육원을 들여다볼 수 있는 능력을 주었습니다.

 

초기우주

약 138억 년 전 빅뱅 이후, 초기 우주는 DLA(Damped Lyman-α 시스템)로 알려진 거대한 중성 확산 가스 구름으로 가득 차 있었습니다. 이 DLA는 별과 은하 의 형성에 연료를 공급하기 위해 내부의 가스가 천천히 응축됨에 따라 은하계 보육원 역할을 했습니다 . 오늘날에도 여전히 관찰할 수 있지만 쉽지 않습니다.

 

노스캐롤라이나 주립대학의 물리학 조교수인 Rongmon Bordoloi는 "DLA는 우주에서 은하가 어떻게 형성되는지 이해하는 열쇠지만 구름이 너무 확산되어 스스로 빛 을 방출하지 않기 때문에 일반적으로 관찰하기 어렵습니다 ."라고 말했습니다. 

 

DLA 구름

현재 천체 물리학자들은 DLA 구름을 감지하기 위해 퀘이사( 빛을 방출하는 초거대질량 블랙홀 )를 "역광"으로 사용합니다. 그리고 이 방법을 사용하면 연구원들이 DLA 위치를 정확히 찾아낼 수 있지만 퀘이사의 빛은 거대한 구름을 통과하는 작은 꼬챙이 역할을 하여 전체 크기와 질량을 측정하려는 노력을 방해합니다.

 

그러나 보르돌로이와 하와이 카무엘라에 있는 WM 켁 천문대의 수석 과학자인 존 오미아라는 중력 렌즈 은하와 적분장 분광법을 사용하여 주변에 형성된 두 개의 DLA와 그 안에 있는 호스트 은하를 관찰함으로써 문제를 해결할 방법을 찾았습니다. 110억 년 전, 빅뱅 직후.

 

"중력 렌즈 은하는 확장되고 밝게 보이는 은하를 말합니다."라고 Bordoloi는 말합니다. "이것은 은하 앞에 중력적으로 거대한 구조가 있기 때문입니다. 이 구조는 우리를 향해 이동할 때 그 빛을 굴절시킵니다. 그래서 우리는 결국 물체의 확장된 버전을 보게 됩니다. 마치 배율을 증가시키는 우주 망원경을 사용하는 것과 같습니다. 더 나은 시각화를 제공합니다.

"이것의 장점은 두 가지입니다. 하나는 배경 물체가 하늘을 가로질러 밝고 밝아서 물체의 다른 부분에서 스펙트럼 판독값을 쉽게 얻을 수 있다는 것입니다. 두 번째, 렌즈가 물체를 확장하기 때문에 매우 작은 스케일을 조사할 수 있습니다. . 예를 들어, 물체의 가로가 1광년이라면 아주 높은 정확도 로 작은 부분을 연구할 수 있습니다 ."

 

 

스펙트럼

스펙트럼 판독을 통해 천체 물리학 자는 확산 기체 DLA 및 그 안에 있는 잠재적인 은하와 같이 육안으로 볼 수 없는 깊은 우주 의 요소를 "볼" 수 있습니다. 일반적으로 판독값을 수집하는 것은 길고 힘든 과정입니다. 그러나 팀은 Keck Cosmic Web Imager로 통합 필드 분광법을 수행하여 이 문제를 해결했습니다.

 

적분장 분광법은 연구원들이 목표로 삼은 하늘 부분의 모든 단일 픽셀에서 스펙트럼을 얻을 수 있게 하여 하늘에 있는 확장된 물체의 분광학을 매우 효율적으로 만듭니다. 확장되고 밝아진 중력 렌즈 은하와 결합된 이 혁신을 통해 팀은 높은 충실도에서 하늘의 확산 DLA 가스를 매핑할 수 있었습니다. 이 방법을 통해 연구원들은 두 DLA의 크기뿐만 아니라 둘 다 호스트 은하 를 포함하고 있음을 결정할 수 있었습니다 .

 

O'Meara는 "나는 내 경력의 대부분을 이 조합을 기다려왔습니다. 망원경과 기기는 충분히 강력하고 자연은 우리에게 하나가 아닌 두 개의 DLA를 풍부하고 새로운 방식으로 연구할 수 있는 약간의 운이 좋은 정렬을 제공합니다."라고 말합니다. "과학이 결실을 맺는 것을 보는 것이 좋습니다."

 

그런데 DLA는 엄청납니다. 지름이 17.4킬로파섹 이상인 이 은하들은 오늘날 우리은하 크기의 2/3 이상입니다. 비교를 위해 130억 년 전 일반적인 은하는 지름이 5킬로파섹 미만이었습니다. 1파섹은 3.26 광년 이고 1킬로파섹은 1,000파섹이므로 각 DLA를 가로질러 이동하는 데 빛이 약 56,723년이 걸립니다.

 

"하지만 우리가 관찰한 DLA에서 가장 놀라운 점은 DLA가 고유하지 않다는 것입니다. DLA는 구조가 유사한 것으로 보이며, 둘 다에서 호스트 은하 가 ​​감지되었으며, 질량은 다음 세대를 위한 충분한 연료를 포함하고 있음을 나타냅니다. 보르돌로이가 말했다. "이 새로운 기술을 사용하여 초기 우주 에서 별이 어떻게 형성되었는지 더 깊이 파고들 수 있을 것 입니다 ."