하와이의 강력한 스바루 망원경은 120 억 8 천만 광년 떨어진 가장 먼 은하계를 발견했습니다. 이것은 빅뱅 이후 7 억 7 천만 년입니다. 이 먼 거리의 물체를 관찰하는 것은 관련된 거리가 먼 것뿐만 아니라 우주의 많은 부분이 중성 수소 뒤에 가려져서 매우 어렵습니다. 그런 다음 별만이 중성 수소를 제거하기 시작하여 우주를 투명하게 만들었습니다.
하와이의 스바루 망원경을 사용하는 천문학 자들은 우주에서 가장 먼 알려진 은하계를 찾기 위해 다른 천문학 자들보다 6 천만년 전을 다시 보았습니다. 그렇게함으로써 그들은 가장 먼 가장 초기의 은하계를 찾는 스바루의 기록을지지하고 있습니다. 그들의 가장 최근 발견은 I0K-1이라는 은하에서 발견되었으며, 천문학 자들은 1288 억 년 전에 나타난 것처럼 그것을보고있다.
이 발견은 일본 국립 천문대 (NAOJ)의 마사노리 아이예 (Masanori Iye), 도쿄 대학 카타 키 오타 (Kazuaki Ota), NAOJ의 가부 카와 노부 나리 (Nobunari Kashikawa) 등의 관측에 근거한 것으로, 은하가 우주가 존재 한 후 7 억 7 천만 년 후에 존재했음을 나타냅니다. 약 134 억 6 천만 년 전에 소립자의 뜨거운 수프로
이 은하의 빛을 탐지하기 위해 천문학 자들은 스바루 망원경의 Suprime-Cam 카메라에 특수 필터가 장착 된 원거리 은하를 찾아 냈습니다. 그들은 41,533 개의 물체를 발견했으며, Subaru에서 희미한 물체 카메라와 분광기 (FOCAS)를 이용한 추가 연구를 위해 2 개의 후보 은하를 발견했습니다. 그들은 둘 중 더 밝은 IOK-1이 6.964의 적색 편이를 가지고 있으며, 1288 억 광년 거리를 확인했다.
이 발견은 천문학 자들이 빅뱅 이후 780 ~ 840 만 년 동안 무슨 일이 일어 났는지 정확히 판단하도록 요구한다. IOK-1은 새로운 연구에서이 먼 시간에 속할 수있는 단 두 개의 은하 중 하나입니다. 빅뱅 이후 8 억 8 천만 년 동안 발견 된 은하의 수를 감안할 때, 연구팀은이 거리에서 최대 6 개의 은하를 찾을 것으로 예상했다. IOK-1과 같은 물체의 비교 희귀 성은 두 개의 시대를 분리하는 6 천만 년 동안 우주가 바뀌 었음을 의미합니다.
일어난 일에 대한 가장 흥미로운 해석은 우리가 우주의 재 이온화로 천문학 자에게 알려진 사건을보고 있다는 것입니다. 이 경우 빅뱅 이후 7 억 7 천만 년이 지난 지금도 우주에는 여전히 젊고 뜨거운 별들에 의해 생성 된 빛을 흡수하여 어린 은하계에 대한 우리의 시야를 차단하기에 충분한 중성 수소가있었습니다. 6 천만 년 후, 남아있는 중성 수소를 이온화하기에 충분한 뜨거운 어린 별들이 있었으며, 우주를 투명하게 만들고 우리가 그들의 별을 볼 수있게했습니다.
결과에 대한 또 다른 해석에 따르면 빅뱅 이후 7 억 7 천만 년 후에는 6000 만 년보다 크고 밝은 어린 은하가 더 적 었다고한다. 이 경우, 대부분의 재 이온화는 1288 억 년 전에 일어 났을 것이다.
어떤 해석이 최종적으로 통용 되든,이 발견은 천문학 자들이 현재 우주의“암흑기”에서 빛을 발굴하고 있음을 시사합니다. 이것은 1 세대의 별과 은하가 생겨 났을 때의 신기원이며, 천문학 자들이 지금까지 관찰 할 수 없었던 신기원입니다.
배경 정보:
특수 필터를 사용한 초기 우주의 고고학
신생아 은하에는 다양한 질량을 가진 별이 포함되어 있습니다. 무거운 별은 온도가 더 높고 근처의 가스를 가열하고 이온화하는 자외선을 방출합니다. 가스가 식 으면 과도한 에너지가 방출되어 중립 상태로 돌아갈 수 있습니다. 이 과정에서 수소는 항상 리만-알파 라인 (Liman-alpha line)이라고 불리는 121.6 나노 미터에서 빛을 방출합니다. 뜨거운 별이 많은 은하계는이 파장에서 밝게 빛나야합니다. 별이 한꺼번에 형성되면 가장 밝은 별이 천만에서 1 억 년 동안 리만-알파 방출을 일으킬 수 있습니다.
우주에 초기에 존재하는 IOK-1과 같은 은하를 연구하기 위해, 천문학 자들은 우주가 팽창함에 따라 더 긴 파장으로 뻗어 있고 적색으로 이동 한 리만-알파 빛을 찾아야한다. 그러나 700 나노 미터보다 긴 파장에서 천문학자는 지구의 대기에서 OH 분자의 전경 방출을 처리하여 먼 물체의 희미한 방출을 방해해야합니다.
멀리 떨어진 은하에서 희미한 빛을 감지하기 위해 연구팀은 지구 대기가 많이 빛을 발하지 않는 파장에서 711, 816 및 921 나노 미터의 창문을 통해 관찰하고있었습니다. 이 창은 각각 4.8, 5.7 및 6.6의 적색 편이를 갖는 은하에서의 적색 편이 된 리만-알파 방출에 해당한다. 이 숫자는 우주가 현재보다 얼마나 작은지를 나타내며, 빅뱅 이후 10 억 2 천 6 백만 년, 10 억 1 천만 년 및 8 억 8 천만 년에 해당합니다. 이것은 과학자들이 다른 발굴 층을 볼 수 있도록 특정 필터를 사용하여 초기 우주의 고고학을 수행하는 것과 같습니다.
그들의 놀라운 새로운 결과를 얻기 위해 연구팀은 약 973 나노 미터의 파장을 가진 빛에 민감한 필터를 개발해야했으며 이는 7.0의 적색 편이에서 Lyman 알파 방출에 해당합니다. 이 파장은 최신 CCD의 한계에 있으며 1000 나노 미터보다 긴 파장에서는 감도를 잃습니다. NB973이라고 불리는이 종류의 필터는 다층 코팅 기술을 사용하며 개발하는 데 2 년 이상이 걸렸습니다. 이 필터는 약 973 나노 미터의 파장을 가진 빛을 통과해야 할뿐만 아니라 망원경의 주요 초점의 전체 시야를 균일하게 커버해야했습니다. 이 팀은 Asahi Spectra Co.Ltd 회사와 협력하여 Subaru의 Faint Object Camera와 함께 사용할 프로토 타입 필터를 설계 한 다음 Suprime-Cam 용 필터를 만드는 데이 경험을 적용했습니다.
관찰
NB973 필터를 사용한 관측은 2005 년 봄에 이루어졌습니다. 15 시간 이상의 노출 시간이 지난 후 얻은 데이터는 24.9의 제한 크기에 도달했습니다. 이 이미지에는 41,533 개의 물체가 있었지만 다른 파장에서 촬영 한 이미지와 비교하면 NB973 이미지에서만 두 물체 만 밝았다는 것을 알 수 있습니다. 연구팀은이 두 물체 만이 7.0의 적색 편이에서 은하가 될 수 있다고 결론 지었다. 다음 단계는 IOK-1과 IOK-2라는 두 물체의 신원을 확인하는 것이었고, 팀은 Subaru 망원경의 희미한 물체 카메라와 분광기 (FOCAS)로 관찰했습니다. 8.5 시간의 노출 시간 후, 팀은 두 물체 중 더 밝은 IOK-1로부터 방출 선 스펙트럼을 얻을 수있었습니다. 그 스펙트럼은 먼 은하에서의 리만-알파 방출의 특징 인 비대칭 프로파일을 보여 주었다. 방출 라인은 968.2 나노 미터의 파장 (빨간 편이 6.964)에 중심을 두 었으며, 빅뱅 이후 1 억 2,880 억 광년 및 7 억 7 천만 년에 해당합니다.
두 번째 후보 은하의 정체성
3 시간의 관찰 시간은 IOK-2의 성질을 결정하는 결정적인 결과를 나타내지 않았다. 이후 연구팀은 현재 분석중인 더 많은 데이터를 확보했습니다. IOK-2가 다른 먼 은하이거나 다른 밝기의 물체 일 수도 있습니다. 예를 들어, NB973 필터로 관측하는 동안 방금 밝게 보이는 초신성 또는 블랙홀이 활발하게 작용하는 블랙홀이있는 은하. 다른 필터의 관찰은 1-2 년 전에 이루어졌습니다.
스바루 딥 필드
스바루 망원경은 가장 먼 은하계를 찾는 데 특히 적합합니다. 세계에서 8 미터에서 10 미터 정도의 모든 망원경 중에서 가장 초점이 맞는 카메라를 장착 할 수있는 유일한 망원경입니다. 망원경 튜브 상단의 주요 초점은 넓은 시야의 이점이 있습니다. 결과적으로, Subaru는 현재 가장 먼 알려진 은하의 목록을 지배합니다. 이 중 상당수는 연구팀이 다양한 파장에서 강렬한 연구를 위해 선택한 Subaru Deep Field라는 Coma Berenices라는 별자리 방향으로 하늘의 한 지역에 있습니다.
우주의 초기 역사와 첫 은하의 형성
이 스바루 성과를 맥락에 놓기 위해서는 초기 우주의 역사에 대해 우리가 아는 것을 검토하는 것이 중요합니다. 우주는 약 130 억 6 천만 년 전에 극도의 온도와 압력의 불 같은 혼란 속에서 일어난 빅뱅으로 시작되었습니다. 처음 3 분 안에 유아 우주는 빠르게 팽창하고 냉각되어 수소와 헬륨과 같은 가벼운 원소의 핵을 생성하지만 더 적은 원소의 핵을 생성합니다. 380,000 년 동안 물건은 약 3,000 도의 온도로 냉각되었습니다. 이 시점에서 전자와 양성자가 결합하여 중성 수소를 형성 할 수 있습니다.
전자가 이제 원자핵에 결합되면 빛은 전자에 의해 산란되지 않고 공간을 통과 할 수 있습니다. 우리는 실제로 우주에 스며 든 빛을 감지 할 수 있습니다. 그러나 시간과 거리로 인해 1,000 배로 늘어나 우주를 우리가 마이크로파 (Cosmic Microwave Background라고 함)로 감지 한 방사선으로 채 웁니다. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) 우주선은이 방사선과 그 데이터를 연구하여 천문학 자들이 약 135 억 6 천만 년에 우주의 나이를 계산할 수있게했습니다. 또한, 이러한 데이터는 암흑 물질 및 훨씬 더 수수께끼의 암흑 에너지와 같은 것들의 존재를 암시합니다.
천문학 자들은 빅뱅 이후 처음 몇억 년 동안 우주는 계속 차가워지고 물질과 암흑 물질의 가장 밀집된 지역에 1 세대 별과 은하계가 형성되었다고 생각합니다. 이시기는 우주의“암흑기”로 알려져 있습니다. 이 사건들에 대한 직접적인 관측은 아직 없기 때문에 천문학 자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 최초의 별과 은하의 형성을 이해하기 위해 이론적 예측과 기존 관측 증거를 함께 묶고 있습니다.
밝은 별이 태어나면 자외선은 근처의 수소 원자를 별개의 전자와 양성자로 다시 분할하여 이온화 할 수 있습니다. 어느 시점에는 우주의 거의 모든 중성 수소를 이온화하기에 충분한 밝은 별들이있었습니다. 이 과정을 우주의 재 이온화라고합니다. 재 이온화의 시대는 우주의 암흑 시대의 종말을 알립니다. 오늘날 은하계 사이의 공간에서 대부분의 수소가 이온화됩니다.
재 이온화의 시대를 정확히 밝히기
천문학 자들은 우주가 탄생 한 후 2 억 9 천만에서 9 억 9 천만 년 사이에 재 이온화가 발생했다고 추정했다. 재 이온화 시대의 시작과 끝을 지적하는 것은 우주가 어떻게 진화하는지 이해하는 데 중요한 디딤돌 중 하나이며, 우주학과 천체 물리학에 대한 집중적 인 연구 분야입니다.
우리가 더 멀리 되돌아 보면, 은하가 점점 더 희귀 해지는 것처럼 보입니다. 7.0의 적색 편이를 가진 은하수 (빅뱅 이후 약 7 억 7 천만 년에 해당)는 천문학 자들이 6.6의 적색 편이에서 관측 한 것 (빅뱅 이후 약 840 백만 년에 해당하는 것)보다 작은 것으로 보인다. . 7.0의 적색 편이에서 알려진 은하의 수는 여전히 적기 때문에 (단 하나만!) 강력한 통계적 비교를하기는 어렵다. 그러나, 더 높은 적색 편이에서 은하수의 감소는 높은 적색 편이에서 은하로부터 리만-알파 방출을 흡수하는 중성 수소의 존재 때문일 수있다. 추가 연구에서 비슷한 은하의 수 밀도가 6.6에서 7.0 사이의 적색 편이 사이에서 감소한다는 것을 확인할 수 있다면, 그것은 우주 재 이온화 시대에 IOK-1이 존재했음을 의미 할 수 있습니다.
이러한 결과는 2006 년 9 월 14 일 Nature 판에 발표 될 예정입니다.
원본 출처 : Subaru News Release
