예상치 못한 화학으로 밝혀진 우주 별 공장의 비밀

매우 생산적인 별 공장을 포함하는 초기 우주의 두 은하가 스웨덴의 Chalmers University of Technology가 이끄는 과학자 팀에 의해 연구되었습니다. 강력한 망원경을 사용하여 은하의 빛을 개별 ​​색상으로 분할한 과학자들은 이렇게 먼 거리에서 이전보다 더 많은 다양한 분자에서 나오는 빛을 발견하고 놀랐습니다. 이와 같은 연구는 우주가 젊었을 때 가장 활동적인 은하계의 삶에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킬 수 있다고 연구원들은 믿습니다.

우주가 젊었을 때 은하계는 은은하게 빛나는 태양과 다채로운 가스 구름으로 가득 찬 오늘날의 웅장한 나선은하와는 매우 달랐습니다. 오늘날의 우주보다 수백 배 빠른 속도로 새로운 별이 탄생하고 있었습니다. 그러나 이것의 대부분은 두꺼운 먼지층 뒤에 숨겨져 있어 지금까지 과학자들이 이러한 별 공장의 비밀을 발견하는 것은 어려운 일이었습니다. 천문학자들은 강력한 망원경으로 볼 수 있는 가장 먼 은하계를 연구함으로써 이 공장들이 어떻게 그렇게 많은 별을 만들어냈는지 엿볼 수 있습니다.

저널에 발표된 새로운 연구에서 천문학 및 천체 물리학Chalmers 천문학자 Chentao Yang이 이끄는 과학자 팀은 다음과 같은 망원경을 사용했습니다. NOEMA(북부 확장 밀리미터 어레이) 프랑스에서는 초기 스타 공장이 어떻게 그렇게 많은 스타를 만들어냈는지 더 자세히 알아볼 수 있습니다. Yang과 그의 동료들은 초기 우주에 있는 두 개의 빛나는 은하에서 나오는 빛을 측정했습니다. 그 중 하나는 퀘이사로 분류되었고 둘 다 높은 별 형성 속도를 보였습니다.

Chentao Yang은 “우리는 이 은하들이 아마도 우주에서 가장 큰 것 중 하나인 거대한 별 공장이라는 것을 알고 있었습니다. 그들이 어떻게 작동하는지 알아내기 위해 우리는 새로운 단서를 수집하기 위해 약 1mm 파장에서 빛을 측정했습니다”라고 Chentao Yang은 말합니다. .

먼 은하계의 극적인 화학이 천문학자들을 흥분시킨다

측정은 과학자들의 기대 이상으로 성공적인 것으로 입증되었습니다. 그들은 두 은하계에서 기록한 빛에서 다양한 종류의 분자의 흔적을 확인했습니다. 이 은하계 깊은 곳에서 새로운 별이 탄생하는 가스와 먼지 구름으로부터 다양한 파장의 빛이 방출됩니다.

“그것은 인간의 눈으로 볼 수 없는 색조의 놀라운 색상의 폭발입니다. 그러나 우리의 관찰과 물리학 및 화학 지식을 결합함으로써 우리는 색상이 무엇을 의미하는지 이해하고 서로 다른 은하 사이에 어떤 차이점이 있는지 확인할 수 있습니다. ” ESO와 칠레 ALMA 공동 천문대의 천문학자이자 연구팀의 일원인 Sergio Martín은 설명합니다.

각 은하의 스펙트럼(빛의 개별 색상)을 분석함으로써 과학자들은 13개의 분자를 식별할 수 있었으며 그 중 일부는 이전에 그렇게 먼 은하에서 볼 수 없었던 것이었습니다. 각 분자는 별 사이 공간의 온도, 압력 및 밀도와 별빛, 방사선 및 물질이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 다양한 단서를 제공하여 이러한 은하계의 물리적, 화학적 조건에 대한 새로운 핵심 정보를 제공합니다.

“신호를 해석하는 것은 어려운 일입니다. 우리는 가까운 은하계에서 관찰하기 어려운 전자기 스펙트럼의 일부를 보고 있습니다. 그러나 우주의 팽창 덕분에 이와 같은 먼 은하계의 빛은 우리가 볼 수 있는 더 긴 파장으로 이동합니다. 전파 망원경으로 밀리미터 미만 단위로 관찰할 수 있습니다.”라고 Chentao Yang은 말합니다.

별빛 아래 밤보다 네온 불빛이 빛나는 도시에 더 가깝습니다.

연구팀이 연구한 두 은하계는 너무 멀리 떨어져 있어서 그 빛이 우리에게 도달하는 데 거의 130억년이 걸립니다.

Chalmers의 천문학자이자 팀원인 Susanne Aalto는 “이 은하계를 보는 것은 별빛 아래 밤이 아니라 네온 불빛으로 빛나는 도시를 보는 것과 비슷합니다”라고 말합니다.

천문학자들은 오리온 성운이나 용골 성운과 같은 우리 은하계의 별 공장 사진을 찍는 데 익숙하다고 그녀는 설명합니다.

“이 두 개의 먼 은하에서 우리는 더 크고, 더 밝고, 먼지로 가득 차 있고, 여러 면에서 다른 별 공장을 보고 있습니다. 오리온 성운과 용골 성운은 뜨겁고 새로 태어난 별에서 나오는 자외선 덕분에 빛납니다. 이 두 성운에서 먼 은하에서는 자외선이 먼지 층을 통과할 수 없습니다. 대신에 대부분의 조명은 우주 광선(별이 폭발하거나 초거대 블랙홀 근처에서 생성될 수 있는 고에너지 입자) 덕분에 이루어집니다.”라고 Susanne Aalto는 말합니다. .

초기 우주의 은하계는 이제 그들의 이야기를 말할 수 있습니다

이 두 은하와 같은 은하계는 드물지만 과학자들은 NOEMA와 더 큰 자매 망원경을 사용하여 더 많은 은하계를 연구할 계획을 가지고 있습니다. ALMA(아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이) 칠레에서. 두 망원경 모두 파장이 약 1밀리미터인 빛에 민감합니다.

“우리의 결과는 광대역 수신기와 강력한 상관기 컴퓨터를 갖춘 NOEMA가 어떻게 북쪽 하늘에서 이와 같은 극한 은하를 연구할 수 있는 새로운 기회를 열었는지 보여줍니다. 남반구에서 ALMA의 계획된 광대역 감도 업그레이드는 훨씬 더 흥미로운 전망을 제공할 것입니다. 초기 우주에서 가장 놀라운 은하들은 마침내 분자를 통해 자신의 이야기를 전달할 수 있게 되었습니다.”라고 프랑스 소르본 대학교와 CNRS의 천문학자인 피에르 콕스는 말했습니다.

연구 결과에 대한 추가 정보:

성간 공간에서는 100개 이상의 서로 다른 분자가 발견되었습니다. 이 연구에서 천문학자들은 일산화탄소(CO), 시아노 라디칼(CN), 에티닐 라디칼(CCH), 시안화수소(HCN), 포르밀 양이온(HCO+), 이소시안화수소(HNC), 일황화탄소의 분자를 식별했습니다. (CS), 물 (H₂O), 하이드로늄 이온(H_삼O+), 산화질소(NO), 다이아제닐륨(N₂H+), 메틸리딘 라디칼(CH) 및 시클로프로페닐리덴(cC_삼시간₂). 이들 중 몇몇(CH, CCH, cC_삼시간₂N₂H+ 및 H_삼O+) 이렇게 먼 거리에서 본 적이 없습니다.

연구에 포함된 두 은하에는 카탈로그 번호가 있습니다. APM 08279+5255 그리고 NCv1.143. 이전 연구에 따르면 그들은 너무 멀리 떨어져 있어 그들의 빛이 거의 130억년 동안 우리를 향해 이동해 왔으며 이는 각각 3.911과 3.565의 적색편이에 해당합니다. 적색편이는 우주의 팽창으로 인해 먼 은하계의 빛이 더 긴 파장으로 늘어나는 것을 의미하며, 이는 전파 망원경으로 관찰할 수 있습니다.

거리에도 불구하고 은하계는 전파 파장에서 밝게 빛납니다. 빛의 경로를 따라 있는 다른 은하단 덕분에 신호가 증폭되는데, 이 효과를 중력 렌즈라고 합니다. 은하 중 하나인 APM 08279+5255 역시 퀘이사입니다. 이 은하의 중심은 초대질량 블랙홀 주위를 소용돌이치는 물질로 인해 전파부터 X선까지 밝게 빛납니다. NCv1.143에는 중앙 블랙홀이 포함될 수도 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231214132529.htm