제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope, JWST)이 고대 은하에서 폭발적인 별 생성 과정을 포착했습니다. 이 은하는 지금까지 철저히 연구된 가장 초기의 활발한 별 생성 은하 중 하나입니다. JWST는 우리가 오늘날 관측하는 우주를 창조한 과정을 드러내기 위해 지구로부터 역사를 거슬러 올라가며 살펴보고 있습니다.
천문학자들은 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 먼 별 생성 은하의 먼지 구름을 통해 그 구조를 세밀하게 조사했습니다. 그들은 이 은하가 다른 은하와의 충돌로 인한 폭발적인 별 생성, 즉 스타버스트 상태에 있다는 것을 발견했습니다.
GN20은 약 120억 광년 거리에 위치한 은하로, 지금으로부터 138억 년 전인 우주가 약 18억 년 정도 된 시점에 관측되었습니다. 이 은하는 지금까지 연구된 가장 밝은 먼지로 둘러싸인 별 생성 은하 중 하나입니다.
GN20은 은하 초과밀도 또는 프로토클러스터라고 불리는 우주 영역에 위치해 있습니다. 이러한 지역에서 은하들은 결국 거대한 은하 집단인 은하 집단을 형성하기 위해 모이게 됩니다.
이 13.8 억 년 전의 우주가 약 18억 년 정도 되었을 때 관측된 초기 은하는 태양의 질량 약 1,860 배에 해당하는 속도로 별을 생성하고 있습니다. 이 별 생성 물질은 약 4만 6,000 광년의 지름으로 확장되는 진흙과 가스로 둘러싸여 있으며, 이 별 생성 물질은 거대한 회전하는 디스크로 펼쳐져 있습니다.
별 생성 은하는 밀집한 먼지와 가스 구름으로 둘러싸여 있어 조사하기 어려운 특징을 가지고 있습니다. 이는 이러한 구름이 가시광선을 흡수하는 데 능숙하지만 적외선은 이러한 별 생성 물질을 쉽게 통과할 수 있기 때문입니다. 따라서 적외선으로 우주를 관측하는 제임스 웹 우주 망원경은 이러한 먼지 장막을 통과하여 이러한 은하의 깊은 곳을 관측하는 데 이상적인 도구입니다.
스페인 아스트로바이오로지 센터의 과학자 루이스 콜리나(Luis Colina)를 중심으로 한 천문학자들은 2022년 11월 23일부터 24일까지 JWST의 중간 적외선 기기(MIRI)로 이 은하는 관측되었습니다.
천문학자들은 초기 별 생성 은하인 GN20의 밝은 핵 주변에 조밀하게 뭉친 별들의 집중된 영역과 이를 둘러싼 희미한 가스 덮개를 발견했습니다. GN20의 내부 구조는 약 1,600 광년 지름의 별 생성 속도 약 태양의 질량 500배에 해당하는 영역으로 별을 생성하고 있으며, 이러한 과정은 약 1억 년 동안 계속되었습니다.
관측 결과는 또한 이 별들의 핵이 지름 약 2,600 광년이며, 가스 덮개는 약 23,000 광년의 지름을 가지고 있다는 것을 보여주었습니다.
가스의 중심은 GN20의 조밀한 별 핵과 중심축이 일치하지 않는 것으로 나타났습니다. 이는 GN20이 최근 다른 은하와의 만남을 겪은 것을 시사합니다. 이러한 가스 덮개의 변형은 두 은하가 서로 지나갈 때 중력에 의해 끌리는 결과일 수도 있으며, 더 영구적인 충돌 및 병합에 따른 결과일 수도 있습니다. 이러한 상호작용은 종종 은하에서 강렬한 별 생성 기간의 원인으로 이론적으로 설명됩니다.
이 연구를 수행한 팀은 GN20이 결국은 명왕성 주변의 지역에서 발견되는 은하와 유사한 거대한 은하가 되며, 강렬한 별 생성 기간이 종료되면 활동이 없거나 정지된 상태가 될 것으로 결론 내렸습니다.
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