제임스 웹 우주 망원경, 133억 광년 너머의 성단 포착

제임스 웹 우주 망원경을 통해 인류는 우주의 경계를 넘어 새로운 성단을 발견하는 데 성공했습니다.

이번 발견은 133억 광년 너머에서 이루어졌으며, 이는 지금까지 가장 먼 거리에서 관측된 별 무리입니다.

 

발견된 성단은 은하수 내 구상성단과 비교했을 때 질량이 훨씬 크며, 별들의 밀도 또한 매우 높은 것으로 나타났습니다.

이러한 연구 결과는 초기 우주의 젊은 은하들에서 구상성단이 어떻게 탄생하고 진화해 왔는지를 밝히는 중요한 단서를 제공할 것으로 기대됩니다.

 

또한, 이 발견은 은하의 진화 과정에서 큰 질량의 별이나 블랙홀과 같은 천체들이 어떻게 형성되는지에 대한 새로운 통찰을 제시할 수 있습니다.

 

연구 개요

 

와세다대학, 치바대학, 나고야대학, 쓰쿠바대학 등의 천문학자로 구성된 국제 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용하여 우주가 탄생한 지 약 4억 6천만 년이 지난 시점의 성단을 발견했습니다. 이는 현재까지 발견된 가장 먼 별 무리입니다.

 

이번 연구 결과는 2024년 6월 24일 영국의 과학 저널 'Nature'에 전자판으로 게재되었습니다. 논문의 제목은 "Bound star clusters observed in a lensed galaxy 460"입니다.

 

우리 은하계에는 구상성단이라는 오래된 성단들이 존재합니다. 이 구상성단들은 수십억 년 동안 자체 중력으로 유지되어 살아남은 별들의 집합체로, 우주 초기의 화석과 같은 천체로 여겨집니다. 그러나 이들이 언제, 어디에서 형성되었는지에 대해서는 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다.

 

이번에 와세다대학을 비롯한 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 사용해 약 4억 6천만 년 전 우주에서 'SPT0615-JD1'로 불리는 은하, 일명 '코즈믹 젬스 아크(Cosmic Gems Arc)'에서 5개의 매우 밀집된 성단을 발견했습니다. 이 성단들은 구상성단의 조상일 가능성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

 

이번 논문의 주요 저자인 스웨덴 스톡홀름 대학 및 오스카 클라인 센터의 안젤라 아다모 박사는 "코즈믹 젬즈 아크의 콤팩트한 성단들은 구상성단의 조상일 가능성이 큽니다. 중력 렌즈 효과 덕분에 이 은하를 수광년 단위의 세부적인 구조까지 해상 할 수 있었습니다."라고 강조했습니다.

 

이번 연구에서 관측된 은하는 'SPT-CL J0615-5746'이라는 전경 은하단에 의한 중력 렌즈 효과로 인해 약 100배로 확대되어 관측되었습니다. 미국 우주 망원경 과학 연구소의 래리 브래들리 박사는 "제임스 웹 우주 망원경의 뛰어난 감도와 해상도가 중력 렌즈 효과와 결합해 이 놀라운 발견을 가능하게 했습니다."라고 설명했습니다.

 

발견된 코즈믹 젬즈 아크의 성단들은 은하수 내 구상성단보다 질량이 크고 별들의 밀도가 매우 높았습니다. 이 발견은 초기 우주의 젊은 은하들에서 구상성단이 어떻게 탄생하고 성장했는지를 밝히는 중요한 단계가 될 것으로 보입니다.

 

아다모 박사는 "구상성단의 형성 과정과 초기 특성을 이해하는 데 중요한 단서가 되는 성과입니다. 이는 은하 진화의 중요한 순간들, 특히 대질량 별과 블랙홀 형성에 대한 새로운 시각을 제공할 것입니다."라고 설명했습니다.

 

특히, 초기 우주에 존재했던 초대질량 블랙홀의 기원을 이해하기 위해 연구자들은 고밀도 성단에서 블랙홀의 합체 빈도가 높아져 더 큰 질량의 블랙홀이 형성된다는 가설을 제안해 왔습니다. 이번에 발견된 고밀도 성단은 이러한 현상의 무대가 될 가능성이 큽니다.

 

연구팀의 일원인 와세다대학의 이노우에 아키오 교수는 "이번 발견은 구상성단의 기원을 밝히는 것뿐만 아니라, '우주의 새벽'이라고도 불리는 우주 재전리 시대를 해명하는 데도 중요한 단서를 제공합니다."라고 설명했습니다.

 

새로운 우주 시대의 시작

 

이번 발견은 제임스 웹 우주 망원경이 보여주는 가능성의 일부분에 불과합니다. 천문학자들은 이 망원경을 통해 더 많은 초기 우주의 비밀을 밝혀내기 위해 노력하고 있습니다.

 

앞으로도 제임스 웹 우주 망원경은 수많은 미지의 우주를 탐험하며, 우리에게 새로운 우주의 모습을 보여줄 것입니다. 이 발견이 우주의 기원과 진화에 대한 이해를 넓히는 중요한 발걸음이 될 것임은 분명합니다.