NASA가 미션을 위한 첫 번째 데이터와 이미지를 공개한 지 365일이 지난 오늘, JWST가 진지한 과학과 아름다운 사진을 침착하게 생산할 수 있음이 분명해졌습니다. NASA는 JWST의 과학적 데뷔 1주년을 기념하여… 새로운 사진 공개, 우주를 재창조하는 망원경의 능력을 보여줍니다. 극적이고 다소 환각적인 이미지는 우리와 같은 행성계가 초기 형성 단계에 있을 수 있는 지구에서 가장 가까운 별 형성 지역인 Rho Ophiuchi 구름 복합체의 역학을 포착합니다.
이달 초 JWST 프로젝트의 수석 과학자가 된 NASA 천체물리학자 제인 릭비(Jane Rigby)는 “망원경은 우리가 기대했던 것보다 더 잘 작동하고 있다”고 말했다.
Rigby는 과학계가 관측 첫 해의 의제를 계획하는 데 약간 주저했지만 올해 과학계는 망원경이 할 수 있는 것을 최대한 활용할 것이라고 말했습니다. “우리는 2년차에 훨씬 더 대담해졌습니다.”
JWST의 태양 주변 여행에는 과속 방지턱이 없었습니다. 과학 운영의 첫해에는 안전상의 이유로 데이터 수집이 잠시 중단되고 우주 먼지와의 심각한 충돌로 인해 프로젝트 관리자가 지금부터 천문대를 다소 뒤로 이동해야 했습니다.
그러나 망원경에서 다운로드한 데이터로 작업하는 과학자들은 스펙트럼의 적외선 부분을 선별하여 이전 허블 우주 망원경으로는 수집할 수 없었던 빛을 수집하는 성능에 감격했습니다.
지금까지 헤드라인은 JWST가 초기 우주에서 놀랍도록 밝은 은하를 많이 보았다는 것입니다. 이것은 약간 수수께끼로 판명되었습니다.
아니요, JWST는 빅뱅 이론을 반증하지 않았습니다. 우주론은 골상학의 길을 따르지 않았습니다. 그러나 은하 형성 초기부터 많은 빛을 관측한 결과 많은 머리를 긁적였습니다. 관찰과 이론은 아직 완전히 일치하지 않았습니다.
볼티모어에 있는 우주망원경과학연구소의 JWST 임무 책임자인 물리학자 마시모 스테아벨리(Massimo Steavelli)는 “긴장감이 있는 것 같다”고 말했다. “상황이 우리가 예상했던 것과 다르기 때문에 이것은 부인할 수 없습니다.”
JWST의 주요 발견
JWST는 아직 발사되지 않은 허블 우주선의 후계자로 1980년대 후반에 구상되었지만 재정적으로 마음이 가는 의원들과의 지연과 임박한 만남으로 수년 동안 어려움을 겪었습니다. 100억 달러의 투자입니다. 어떤 일이 발생했을 때 여분을 사용할 수 있는 일종의 모듈식 기능으로 설계되지 않았습니다.
그것은 또한 지구에서 약 백만 마일 떨어진 곳에 있는 L2라고 불리는 태양 주위의 중력적으로 안정적인 궤도에 있는 깊은 우주에 있습니다. NASA는 현재 우주 비행사를 L2로 이동시키고 다시 돌아올 우주선을 가지고 있지 않습니다.
이 모든 것이 망원경이 계획대로 작동하고 있다는 과학자들의 기쁨을 더해줍니다.
이 디자인의 망원경의 경우 연도는 상당히 문제가 있습니다. 망원경의 거울은 태양 근처를 가리키기에는 너무 차갑게 유지되어야 하므로 금성의 예쁜 JWST 이미지를 기대하지 마십시오. 그러나 전체 궤도는 망원경이 우주의 대부분을 커버할 수 있는 기회를 제공합니다.
2021년 크리스마스 아침에 출범한 JWST는 실제로 1년 반 동안 궤도를 돌았지만 처음 6개월은 막대한 양의 금도금 컬렉션을 배포하는 데 할애했습니다. 그녀를 시원하게 유지하고 도구를 조정하기 위해 육각형 거울과 넓게 펼쳐진 차양.
이 거울이 수집하는 빛은 가장 멀리 있고 가장 희미하며 간신히 인지할 수 있는 은하에서 더 빛나는 전경 은하와 우리 은하 내에서 별을 형성하는 먼지와 가스 구름에 이르기까지 우주의 여러 층에 대한 정보를 전달합니다. 그것은 우리의 바로 이웃인 태양계를 살펴보고 과학적 데이터로 가득 찬 목성과 토성의 포스터 가치가 있는 이미지를 반환했습니다.
초기 우주는 JWST가 가장 흥미롭고 때로는 당혹스러운 조사를 수행한 곳입니다. 목표는 초기 우주가 어떻게 진화했는지, 은하가 어떻게 형성되었는지, 그리고 거대한 은하의 나선팔 중 하나에 있는 별을 공전하는 행성에서 우리가 있는 곳까지 어떻게 도달했는지 이해하는 것입니다.
“우리의 집은 은하수입니다. “이것은 은하입니다. 아름다운 은하입니다. 우리는 내부 사진을 찍을 수 있습니다. 그러나 질문을 하게 됩니다. 어떻게 여기까지 왔습니까? 어떻게 형성되었습니까?”
이 우주 고고학은 JWST가 애초에 구축된 이유입니다. 우주의 흥미로운 특징 중 하나는 빛이 영원하다는 것입니다. 점점 어두워지지만 빅뱅 이후에 일어나고 있는 공간 확장으로 인해 스펙트럼의 적외선 부분으로 크게 이동된 오래된 빛을 포함하여 여전히 존재합니다. 천체 물리학자는 JWST를 연구에 많이 사용할 수 있습니다. 더 높은 적색편이를 가진 은하는 과거로 더 깊숙이 들어갑니다.
Robertson은 다음을 설명하는 두 개의 최근 논문 중 하나를 공동 저술했습니다. JADES-GS-Z13-0으로 명명된 JWST가 지금까지 감지하고 확인한 가장 먼 은하. 그것은 빅뱅 후 약 3억 2천만 년에 해당하는 13.2의 적색편이에서 발견되었습니다. 그는 더 높은 적색 편이의 은하가 존재할 수 있다는 주장이 있었지만 확인을 기다리고 있다고 말했습니다.
은하가 어떻게 생겼느냐고 묻자 그는 “얼룩이다”라고 답했다.
그러나 어떻게든 우주선을 타고 다른 웜홀을 통해 먼 과거로 이동하여 그 은하계 옆을 맴돌 수 있다면 어떨까요? 그러면 어떤 모습일까요?
로버트슨은 “만약 당신이 바로 옆에 있을 수 있다면 은하 자체는 당신의 눈에 매우 파랗게 보일 것입니다. “초기 우주에서는 매우 밝은 파란색이었을 것입니다.”
초기 은하에 관한 미스터리
즉시 초기 우주에 대한 JWST 데이터를 살펴보는 천문학자들은 예상을 뛰어넘는 무언가를 발견했습니다. 이상하게 밝은 은하.
밝기는 질량의 근사치입니다. 따라서 일반적으로 매우 밝은 은하는 매우 무겁다고 가정합니다. 그러나 은하계는 성장할 시간이 필요합니다. 이론가들은 이전에 초기 은하의 진화에 대한 일반적인 타임라인을 설정했으며 JWST에 의해 감지된 은하들은 언뜻 보기에 그들의 나이에 비해 놀랍도록 성숙해 보입니다.
JWST는 과학자들에게 초기 우주의 은하 형성이 이전에 알려진 것보다 더 효율적이었다고 말할 수 있습니다.
“초기 은하가 어떻게 형성되고 별이 성장했는지에 대한 우리의 이론에서 약간의 조정이 필요합니다.”라고 그는 말했습니다. Rochester Institute of Technology의 천체 물리학자인 Cihan Kartaltepe.
Rigby는 “우리가 본 어떤 것도 우리가 우주론을 깨뜨렸다고 생각하지 않습니다.”라고 말했습니다. “그것이 우리에게 말해주는 것은 은하계들이 우리가 인정하는 것보다 더 일찍 함께 일했다는 것입니다.”
천체물리학자가 아닌 사람들이 예상하는 것과는 달리 블랙홀은 초기 은하계의 밝기에 있어 또 다른 요인이 될 수 있습니다. 블랙홀은 정의상 중력장이 너무 강해서 빛조차 빠져나갈 수 없는 구조이지만, 블랙홀 주변 지역은 과열된 가스와 먼지가 사건의 지평선을 향해 떨어지면서 빛날 수 있습니다.
작년에 당시 오스틴에 있는 텍사스 대학의 박사 과정 학생이었던 Rebecca Larson은 이상한 것을 보았습니다. 그녀는 CEERS 1019라는 아주 멀리 떨어진 은하계에서 데이터를 조사하고 있었습니다. 그녀는 그것을 공개했습니다. 130억년 전의 빛 – 우주가 돌고 있었고 은하가 작았을 때, 뜨겁고 젊고 밝은 푸른 별의 형태가 잘못된 덩어리였습니다.
Larson은 CEERS 1019의 중심부에서 비정상적으로 밝은 빛이 나오는 것을 보고 당황했습니다. “도대체 저게 뭐지?” 나는 생각했다.
당신이 추측한 것은 초대질량 블랙홀입니다. 이 은하는 어린 나이에도 불구하고 과학자들이 천만 태양의 질량에 해당하는 블랙홀을 형성하는 데 성공했습니다. Larson과 그녀의 동료들의 보고서는 이것을 지금까지 발견된 최초의 초대질량 블랙홀이라고 설명합니다.
외부 행성에 대한 흥분
작년에 JWST가 천체물리학자 Garth Illingworth의 말을 빌리면 “스펙트럼 센터”라는 사실이 보이기 시작했습니다. 관찰 중인 물체에 대한 정보를 전달하는 수집된 빛의 스펙트럼을 캡처하는 데 놀라운 것으로 입증되었습니다.
이 능력은 망원경의 첫 번째 주요 발견 중 하나인 먼 별을 공전하는 거대한 행성 WASP 39b의 대기에 있는 이산화탄소를 산출했습니다. 현재 기술로는 행성 자체가 보이지 않습니다. 그러나 모성 앞이나 뒤로 지나갈 때 별빛의 변화는 행성의 대기에 대한 정보를 암호화합니다.
NASA 천체 물리학자인 Nicole Colon은 행성의 역사까지 외계 행성의 대기에서 이산화탄소를 결정적으로 감지한 사람은 아무도 없었다고 말했습니다.
“우리가 그 기능의 스펙트럼 서명을 처음 보았을 때 그것은 아름다웠습니다.”라고 그녀는 말했습니다. “그것은 우리의 얼굴을 강타했습니다. 엄청난 신호였습니다. 훌륭했습니다.”
확실히 하기 위해 스펙트럼을 보는 과학자들은 실제 이미지가 아니라 데이터의 그래픽 디스플레이를 보고 있습니다. 초대질량 블랙홀을 발견한 Larson은 그 은하의 밝은 중앙 영역의 스펙트럼 이미징에 너무 놀랐고 그녀의 말에 따르면 “JWST에서 실제 이미지를 볼 줄은 몰랐습니다.”
그때 Kartaltepe가 망원경으로 얻은 은하의 이미지를 그녀에게 보여주었습니다. 놀랍게도 은하계에는 3개의 밝은 점이 있으며 중앙에 특히 밝은 점이 하나 있습니다. 이것은 Larson의 초대질량 블랙홀이었습니다.
“나는 방금 울기 시작했다”고 그녀는 말했다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”