제임스웹 망원경으로 촬영한 아인슈타인 고리에서 은하 발견

 

제임스 웹 우주 망원경은 작년에 '아인슈타인 고리' 내부에서

설명할 수 없을 정도로 밀도가 높은 은하를 발견했습니다.

 

연구자들은 이 우주의 수수께끼를 설명할 수 있다고 예상.

 

아인슈타인 고리인 JWST-ER1은 2023년 9월 연구자들에 의해 발견되었습니다. (이미지 크레딧: 출처: P. van Dokkum 외, Nature Astronomy, 2023)

 

 

연구자들은 섬뜩할 정도로 완벽한 "아인슈타인 고리"로 둘러싸인 먼 은하가 왜 예상보다 밀도가 높은지에 대한 수수께끼를 풀었을 수 있습니다: 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 발견한 이 거대한 은하는 암흑 물질의 거대한 후광에 의해 압축되고 있습니다.

 

알버트 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 처음 예측된 아인슈타인 고리는 먼 물체의 빛이 먼 물체와 관측자 사이에 있는 '전경 물체' 주위로 휘어질 때 발생하는 중력 렌즈 현상에 의해 생성되는 빛나는 후광입니다. 빛은 마치 중력에 의해 휘어지는 것처럼 보입니다. 그러나 실제로는 빛이 전경 물체의 무거운 질량에 의해 휘어진 시공간을 직선으로 이동하고 있습니다.

 

2023년 9월, 천문학자들은 JWST가 수집한 데이터에서 JWST-ER1이라는 이름의 아인슈타인 고리를 발견했습니다. 이 발광 구조는 두 부분으로 이루어져 있습니다: 먼 은하의 빛으로 만들어진 실제 발광 고리인 JWST-ER1r과 먼 은하의 빛을 렌즈에 비추는 전경 물체인 JWST-ER1g가 그것입니다.

 

JWST-ER1r은 지구에서 약 210억 광년 떨어져 있어 지금까지 발견된 중력 렌즈 천체 중 가장 멀리 떨어져 있으며, 연구진은 우주의 팽창 속도를 조정한 후 이 은하가 약 103억 년 전, 즉 빅뱅 이후 약 34억 년 전에 탄생한 것으로 추정했습니다.

 

이 발견 당시 연구자들은 렌즈 물체 인 JWST-ER1g가 비정상적으로 밀도가 높다는 것을 발견했습니다. 이 은하를 둘러싼 고리의 크기와 모양으로 보아 질량이 약 6,500억 태양에 달하며, 이는 같은 크기의 은하로서는 매우 높은 수준입니다. 이 질량의 대부분은 빛과 상호 작용하지 않지만 우주 전체 물질의 약 85%를 차지하는 신비한 형태의 물질인 암흑 물질일 가능성이 높습니다. 그러나 이 신비한 물질을 고려하더라도 은하계는 여전히 그 크기에 비해 너무 거대해 보입니다.

 

연구진은 당시 논문에서 "렌즈닝 결과를 설명하려면 추가 질량이 필요하다"고 썼습니다. 그러나 그들은 이 '추가 질량'이 무엇인지에 대한 설명은 제공하지 않았습니다.

 

아인슈타인 고리가 가운데에 있는 JWST의 우주 심부 시야. (이미지 출처: NASA / 제임스 웹 우주 망원경 / 반 도쿰 외)

 

그러나 4월 11일 천체물리학 저널 레터스에 발표된 새로운 연구에서 새로운 연구 그룹이 JWST-ER1g의 특이한 밀도에 대한 설명을 제안했습니다: 은하를 둘러싼 암흑 물질의 후광이 일반 물질이 그 안으로 붕괴됨에 따라 더욱 좁은 공간으로 압축되어 신비한 물질의 밀도가 높아집니다.

 

"우리의 수치 연구는 이 메커니즘이 JWST-ER1g의 높은 암흑 물질 밀도를 설명할 수 있음을 보여줍니다."라고 캘리포니아 리버사이드 대학(UCR)의 물리학 및 천문학과의 연구원 데마오 콩은 성명서에서 말했습니다.

 

JWST로 발견된 진정한 아인슈타인 고리는 이번이 처음이 아닙니다. 2022년 9월, 한 Reddit 사용자가 이 망원경의 데이터를 활용하여 지구에서 약 120억 광년 떨어진 곳에 있는 완벽한 원형 빛의 고리를 발견한 바 있습니다. JWST는 또한 중력 렌즈를 활용하여 지금까지 발견된 가장 먼 별과 우주에서 가장 오래된 은하 중 일부를 촬영했습니다.

 

연구진은 이 망원경이 더 많은 아인슈타인 고리를 찾아내 이론을 더 검증하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다.

 

이 연구의 공동 저자이자 UCR의 물리학과 천문학 교수인 하이보 유는 성명에서 "JWST는 우주가 젊었을 때 형성된 고대 은하를 관찰할 수 있는 전례 없는 기회를 제공합니다."라고 말했습니다. "우리는 JWST에서 더 많은 놀라움을 발견하고 곧 암흑 물질에 대해 더 많은 것을 알게 될 것으로 기대합니다."

 

 

 

 

출처. livescience