2021년 12월 12일 저녁, 코넬대의 천문학자인 Gordon Stacey와 Thomas Nikola는 시간이 위험할 정도로 부족했습니다. 그들은 거의 하루 종 일 있었고 또 다른 밤새도록 깨어 있었습니다.
예술 과학 대학의 천문학교수인 스테이시(Stacey)는 "우리는 우주 시간에 따른 별의 형성을 봅니다."라고 말했습니다. "그것은 우리가 하는 모든 것의 이면에 있습니다."
관찰 사이의 휴식 시간에 Stacey는 Ithaca 팀과 Zoom에서 대화를 나눴습니다. 그는 관찰하는 일이 그를 깨어 있게 할 만큼 자극적이라는 것을 알게 되었고 나머지 밤을 보낼 수 있었습니다.
그러나 코넬 천체 물리학 및 행성 과학 센터의 연구원이자 이번 여행의 물류 책임자인 Nikola는 깨어 있기 위해 관제실을 방황했습니다. 모니터에서 모니터로 이동하면서 그는 기상 조건과 망원경 관찰 모드 및 매개변수를 확인했습니다. 수치를 확인하는 것은 그를 경계하게 하고 때때로 발견을 하는 것과 결함이 있는 데이터를 수집하는 것 사이의 차이를 의미할 수 있는 실수를 포착할 수 있게 해 줍니다.
30년 이상 동안 Stacey는 전 세계적으로 망원경을 사용하여 항성 진화에 대해 배우기 위해 연구 팀을 이끌었습니다. 예를 들어 몇 년 전 Stacey는 가장 높은 광도의 은하는 충돌을 통해서가 아니라 우주 그물에서 물질의 축적을 통해 형성된다는 것을 확인했습니다. 이러한 발견은 망원경과 추가 발견에 더 많은 시간을 할애하게 합니다. 오늘 밤 그들은 더 많은 것을 배우려고 노력했지만 기회의 창은 닫혀 있었습니다.
습하거나 흐린 날이 지나고(대기 중 수분이 조금만 있어도 관측하기에 좋지 않음) APEX 위의 하늘은 완벽하게 맑고 매우 건조했습니다. 팀원들은 빅뱅 이후 20억 년 만에 형성된 두 개의 은하를 찾아 하늘로 시선을 돌렸다. 시간이 다 되기 전에 목표물에서 방출선을 감지할 수 있습니까?
'우주의 정오'의 풍부한 요소
Stacey와 그의 동료들은 80억 년에서 120억 년 전 "우주의 정오"로 알려진 시대에 은하계에서 나오는 방출을 연구하고 있으며, 이는 오일 드럼의 크기와 모양에 대한 분광계이며 Cornell에서 맞춤 제작된 ZEUS-2를 사용합니다.
"우리는 풍부한 원자와 산소, 탄소 및 질소 이온의 미세한 구조선을 관찰합니다."라고 Stacey가 말했습니다. "이것은 헬륨과 수소에 이어 우주에서 세 번째, 네 번째, 일곱 번째로 풍부한 원소이며 우리에게 많은 것을 알려줍니다."
빅뱅 이후 비교적 빨리 태어난 별에 이러한 기본 요소가 얼마나 풍부한지 측정함으로써 팀은 은하에서 별이 어떻게 형성되고, 은하가 진화하며, 먼 "우주의 정오"에 태어난 별이 우리의 젊은 별과 어떻게 비교되는지를 배웁니다. , 46억 년 밖에 되지 않은 태양. 여행의 목표는 APEX 망원경에 ZEUS-2를 설치한 다음 멀리 떨어진 은하에서 이중 이온화된 산소(O++)의 스펙트럼 라인을 측정하는 것이었습니다. 형성에 매우 강력한 자외선 광자를 필요로 하는 O++는 뜨겁고 무거운 별의 존재를 나타내며 연구자들이 초기 우주의 은하에서 별이 생성되는 과정에서 별이 어떻게 형성되고 산소가 생성되는지 추적하는 데 도움이 됩니다.
110억 년 된 빛이 ZEUS-2에 도달하기 전에 ZEUS-2는 APEX에 도달해야 했습니다.
망원경은 해발 16,700피트 이상에 위치해 있으며, 미국 본토에서 가장 높은 곳인 휘트니 산보다 약 2,200피트 높습니다. 최상의 시간에도 장비를 설치하는 것은 어렵습니다. Stacey와 Nikola는 11월 16일 San Pedro de Atacama에 있는 8,000피트의 APEX 베이스캠프에 도착했을 때 제한된 산소에 적응할 수 있도록 몇 시간만 일할 수 있었습니다. 그들은 다음날 망원경 현장에서 작업을 시작하여 APEX에 ZEUS-2를 설치했습니다.
11월 29일에 Nikola와 Stacey가 ZEUS-2를 가동하여 박사 과정 학생인 Christopher Rooney, Catherine Ball 및 Bo Peng는 장비를 테스트, 보정 및 관찰하기 위해 쉬지 않고 일했습니다. 연구원인 Amit Vishwas 박사는 "온라인 협업 도구를 사용한 긴 Zoom 회의를 통해 망원경에서 4명 또는 5명으로 구성된 팀이 지원하는 이 '하이브리드' 관찰 작업을 수행할 수 있었습니다."라고 말했습니다. 전 ZEUS-2 박사 과정 학생이자 Ithaca에서 가상으로 작업하는 팀 구성원입니다.
맑은 하늘과 시간의 선물
12월 1일 첫날밤은 관찰하기에 충분히 건조했습니다. Stacey는 "우리는 주머니에 약간의 과학을 가지고 있었고 약 4시간 동안 두 가지 다른 출처를 관찰했습니다.
그러나 APEX에서는 대기의 약간의 수분만으로도 관측을 흐리게 하기에 충분합니다.
관측 기간 동안 이타카에서 ZEUS-2를 운용한 Rooney는 좋은 관측 날씨의 정의는 지면에서 우주까지 전체 대기의 모든 물을 더한 다음 이를 사용하여 바닥에 물이 있는 경우 깊이가 1mm 미만이어야 합니다. 아주 좋은 날씨는 0.5밀리미터 미만입니다.
나머지 공식 관측 시간인 12월 7일까지 칠레의 연구원들이 수분을 유지하기 위해 매일 3리터 이상의 물을 마셨음에도 대기는 완고하게 습한 상태를 유지했습니다. 팀은 ZEUS-2가 더 많은 데이터를 수집할 수 있을 만큼 하늘이 맑을지 궁금했습니다. 기다리는 동안 Stacey와 Nikola는 이타카에서 팀과 함께 관찰 훈련을 했습니다. 그들은 또한 ZEUS-2를 점검하고 재점검했습니다. 유용한 운동이지만 새로운 데이터를 가져오지는 않는다고 Stacey는 말했습니다.
12월 7일에 이르러 관찰 작업은 마치 세척처럼 보이기 시작했습니다. 그들은 베이스캠프에 이미 도착한 다음 연구원 팀을 위해 다음 날까지 망원경에서 떨어져야 했습니다.
그 팀은 Stacey의 비정기적인 공동 저자이자 European Southern Observatory의 프로젝트 과학자인 Carlos De Breuck이 이끌었습니다. De Breuck과 그의 팀은 통제실과 베이스캠프 식당에서 Cornell 천문학자들과 이야기를 나누면서 Stacey와 Nikola가 가지고 있는 끔찍한 행운을 깨달았습니다. De Breuck은 12월 12일부터 13일까지의 중요한 어젯밤을 포함하여 망원경에서 팀의 시간 중 일부를 관대하게 제공했습니다.
Stacey는 "나는 기절했고 매우 기뻤습니다. "그들은 좋았어." 시간은 나중에 De Breuck에게 반환됩니다.
12월 12일부터 13일까지 아타카마 상공의 맑은 하늘과 망원경과 ZEUS-2의 완벽한 성능으로 팀은 망원경으로 목표물인 질량이 크고 광도가 높은 두 개의 은하를 가리켰습니다. Stacey는 이 은하는 우주에서 별이 가장 많이 형성되기 직전인 "은하 조립의 시대"에 존재했다고 말했습니다.
팀은 두 은하 모두에서 예상치 못한 약한 O++ 선 방출을 감지했는데, 이는 우주 웹에서 가스가 부착된 것이 아니라 두 은하 사이의 충돌로 인해 별이 형성되었음을 나타냅니다. 이것은 그들이 수집하기 위해 칠레에 온 정확한 데이터였습니다.
예술 과학 대학의 코넬 천체 물리학 및 행성 과학 센터의 연구원인 Thomas Nikola는 Space Sciences Building의 천문학교수인 Gordon Stacey의 연구실에서 분광계의 특성을 측정하기 위해 레이저를 설치하고 있습니다.
APEX 연구의 마지막 날은 강렬한 집중력과 적은 수면으로 흐릿하게 지나갔다. Ithaca의 팀은 12월 13일 해가 떴을 때에도 계속 데이터를 수집했으며 Stacey와 Nikola는 ZEUS-2를 포장하기 위해 산길을 정상까지 90분 운전했습니다.
"그들이 마지막 관찰과 보정을 하자마자 우리는 물건을 분해하기 시작했습니다."라고 Nikola가 말했습니다.
일반적으로 ZEUS-2를 제거하는 데 5~7일이 걸립니다. 이번에는 단 36시간의 시간이 주어졌습니다.
그들이 짐을 싸기 위해 분주하게 움직이는 동안 Stacey는 APEX 스테이션 매니저로부터 전화를 받았습니다.
Stacey는 밤에 잠 못 이루는 관찰을 한 후 가파른 산길을 운전할 생각을 하다가 잠시 멈추고 "예"라고 고백했습니다.
"그것은 안전하지 않습니다."라고 매니저가 말했습니다. "당신을 태워줄 사람을 보내겠습니다." Stacey는 이것을 마이크로초 동안 고려했습니다. "고마워." 그가 말했다. 그와 Nikola는 APEX에서 ZEUS-2를 분리하는 중요한 단계를 안전하게 완료했으며 드라이브 다운에서 잠들 위험을 감수하는 것은 의미가 없었습니다.
APEX 직원의 지원으로 Cornell 연구원은 장비를 APEX에 보관하고 완전히 조립되어 Atacama의 미세하고 날리는 모래를 막기 위해 플라스틱으로 포장한 후 Ithaca로의 긴 귀환을 시작했습니다.
ZEUS-2는 오랫동안 유휴 상태가 아닙니다. 천문학자들은 12월부터 데이터를 분석해 전 세계 다양한 망원경에 더 많은 관측 시간을 적용하고 있다. 다가오는 다른 관찰들 중에서 Stacey의 그룹은 이번 여름에 APEX로 돌아올 것입니다.
Stacey는 "이번 달리기는 모험이었습니다"라고 말했습니다.
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