우주가 교차하는 곳

 

Credit: NASA, ESA

 

사진1> 허블우주망원경이 촬영한 이 은하단의 사진은 우주가 교차하는 인상적인 부분을 보여주는 것으로, 여기에는 서로 다른 거리와 서로 다른 시기의 천체들이 그 모습을 드러내고 있다.
그 시기 범주는 지금 우리와 가까운 곳으로부터 우주의 초기까지를 아우르고 있다.
14시간 동안의 노출을 통해 드러난 천체들은 육안으로 볼 수 있는 천체들보다 무려 10억배나 흐린 천체들이다.
허블의 사진은 그저 평평하게 보일지도 모르지만 사실 이 사진은 놀랍도록 깊은 폭을 보여주고 있어 관측가능한 우주의 모서리 방향으로 반 이상 거슬러 올라간 풍경까지도 담고 있다.
사진에 보이는 은하의 대부분은 CLASS B1608+656 이라는 거대 은하단의 구성원이며 지구로부터 50억광년 거리에 위치하고 있다.
그러나 이 사진에는 QSO-160913+653228이라는 퀘이사를 포함하여 현저하게 멀거나 가까운 또 다른 천체들도 포함되어 있는데 QSO-160913+653228의 경우 그 빛이 우리에게 도달하기까지 걸린 시간은 90억광년으로서, 이는 빅뱅시점까지 2/3를 소급해 올라간 시간에 해당한다.

 

 

우주가 교차하는 곳

 

허블우주망원경이 촬영한 이 은하단의 사진은 우주가 교차하는 인상적인 부분을 보여주는 것으로, 여기에는 서로 다른 거리와 서로 다른 시기의 천체들이 그 모습을 드러내고 있다.

그 시기 범주는 지금 우리와 가까운 곳으로부터 우주의 초기까지를 아우르고 있다.

14시간 동안의 노출을 통해 드러난 천체들은 육안으로 볼 수 있는 천체들보다 무려 10억배나 흐린 천체들이다.

 

 

이번에 허블이 새롭게 선보인 사진은 다양한 거리의 다양한 천체들을 보여주고 있는데, 이 천체들은 관측가능한 우주의 끝지점으로 반 이상을 소급하고 있다.
사진에 담긴 대부분의 은하들은 약 50억광년 거리에 위치하고 있지만 사진에는 또한 이보다는 더 가깝거나 먼 천체들도 담겨있다.

 

이 지역에 대한 연구결과는 이 천체들중 상당수가 가까이 위치하고 있는것으로 보이지만 실제로는 수십억광년 정도 떨어져 있음을 알려주고 있다.
이러한 현상이 벌어지는 이유는 몇몇 은하그룹이 우리 시선상에 동일하게 도열하면서 시각적인 환영을 불러일으키기 때문이다.

 

우주가 겹치고 있는 부분을 촬영한 허블의 사진은 훨씬 먼 거리에 떨어진 은하들의 모습이 왜곡되는 양상을 보여주고 있다.
이 천체들이 왜곡되어 보이는 이유는 중력렌즈라 불리는 현상 때문인데, 이것은 매우 멀리 떨어진 천체를 연구할 수 있는 대단히 가치있는 천문학 기술이다.[1].

중력렌즈 현상은 우리 시선각도에 동일하게 도열한 멀리 위치하는 천체가 가까이 위치하는 천체의 중력에 의해 시공간이 구부러지면서 만들어지는 것이다.

중력렌즈에 의한 천체 하나가 사진에 보이는데 그 이름은 'CLASS B1608+656'으로서 사진 중앙 부근에 작은 고리처럼 보인다.

여기에는 앞쪽으로 도열해 선 두 개의 은하가 일조를 하고 있는데 이들이 QSO-160913+653228로 알려져 있는 먼거리의 퀘이사로부터 발생한 빛을 구부리고 확대시키고 있는 것이다.

 

이 빛은 현재 블랙홀로 추락하고 있는 물질이 만들어낸 밝은 원반으로부터 나온 빛으로 우리에게 도달하기까지 90억년을 날아왔는데 이는 우주 나이의 2/3 지점까지 소급한 것이다.

 

CLASS B1608+656뿐만 아니라 천문학자들은 이 사진에서 또 다른 두 개의 중력렌즈 현상을 식별해 냈다.
연구팀에 의해 프레드(Fred)와 징거(Ginger)라는 이름이 붙은 이 두개 은하는 뒷쪽에 위치하는 천체들로부터 발생한 빛을 구부릴 수 있을만큼 충분한 질량을 보유하고 있다.

 

 

Credit: NASA, ESA

 

사진 2> 사진에 보이는 은하의 대부분은 CLASS B1608+656 이라는 거대 은하단의 구성원이며 지구로부터 50억광년 거리에 위치하고 있다.
그러나 이 사진에는 프레드(Fred)와 징거(Ginger)라는 이름이 붙은 두 개 중력 렌즈를 포함하여 현저하게 멀거나 가까운 또 다른 천체들도 포함되어 있다.
이 은하들은 뒤쪽에 위치한 천체들로부터 발생한 빛을 구부릴 수 있을만큼 충분한 질량을 가지고 있다.

 

서술적으로는 [FMK2006] ACS J160919+6532 으로도 알려져 있기도 한 프레드 은하는 중력렌즈 은하 CLASS B1608+656 근처에 위치하고 있으며
징거 은하([FMK2006] ACS J160910+6532)는 두드러지게 우리에게 가까이 있는 것으로 보인다.
이 두 개 은하는 그 거리가 각각 다름에도 불구하고 이 허블 사진의 중심부에 보이는 CLASS B1608+656  부근에 나란히 보인다.

 

이처럼 멀리 떨어져 있고 희미한 천체를 촬영해 내기 위해서 허블 우주망원경은 오랜 시간의 노출을 필요로 한다.

이 사진은 총 14시간에 달하는 노출을 이용하여 촬영한 가시광선과 적외선 관측 자료로 구성되어 있다.

 

 

Credit: NASA & ESA, Digitised Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin

 

사진3> 이 사진은 지상에 위치한 방원경으로 촬영한 DSS 사진의 하나로서 CLASS B1608+656이라는 이름의 은하단과 그 주변을 보여주고 있다.

 

 

각주

[1] 중력렌즈는 멀리 떨어진 천체로부터 발생한 빛을 증폭시키면서 허블우주망원경과 같은 망원경들이 멀리 떨어진 천체를 관측할 수 있도록 해준다.
중력렌즈 현상이 아니라면 이 천체들은 너무나 희미하고 너무나 멀리떨어져 있는 천체들이 된다. 
이 현상은 가까운 시일내 예정된 프론티어 필드 관측 캠페인(the Frontier Fields observing campaign)에서 사용될 예정인데 이는 허블의 관측 능력과 강력한 중력렌즈 작용에 의한 자연적인 증폭 기능을 함께 활용하여 먼 과거의 우주를 연구하는데 목적이 있다.

 

* 출처 : 유럽우주국(ESA) 허블 2013년 4월 17일 발표 뉴스
           http://www.spacetelescope.org/news/heic1408/

 

참고 : CLASS B1608+656 은하단을 비롯한 다양한 은하에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 확인할 수 있습니다.
       - 은하 일반 :  https://big-crunch.tistory.com/12346976
       - 은하단 및 은하그룹 :  https://big-crunch.tistory.com/12346978
       - 은하 충돌 :  https://big-crunch.tistory.com/12346977

참고 : 중력렌즈를 비롯한 우주론과 관련된 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 확인할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346979

 

원문>

heic1408 - Photo Release

A cross-section of the Universe

17 April 2014

An image of a galaxy cluster taken by the NASA/ESA Hubble Space Telescope gives a remarkable cross-section of the Universe, showing objects at different distances and stages in cosmic history. They range from cosmic near neighbours to objects seen in the early years of the Universe. The 14-hour exposure shows objects around a billion times fainter than can be seen with the naked eye.

This new Hubble image showcases a remarkable variety of objects at different distances from us, extending back over halfway to the edge of the observable Universe. The galaxies in this image mostly lie about five billion light-years from Earth but the field also contains other objects, both significantly closer and far more distant.

Studies of this region of the sky have shown that many of the objects that appear to lie close together may actually be billions of light-years apart. This is because several groups of galaxies lie along our line of sight, creating something of an optical illusion. Hubble’s cross-section of the Universe is completed by distorted images of galaxies in the very distant background.

These objects are sometimes distorted due to a process called gravitational lensing, an extremely valuable technique in astronomy for studying very distant objects [1]. This lensing is caused by the bending of the space-time continuum by massive galaxies lying close to our line of sight to distant objects.

One of the lens systems visible here is called CLASS B1608+656, which appears as a small loop in the centre of the image. It features two foreground galaxies distorting and amplifying the light of a distant quasar the known as QSO-160913+653228. The light from this bright disc of matter, which is currently falling into a black hole, has taken nine billion years to reach us — two thirds of the age of the Universe.

As well as CLASS B1608+656, astronomers have identified two other gravitational lenses within this image. Two galaxies, dubbed Fred and Ginger by the researchers who studied them, contain enough mass to visibly distort the light from objects behind them. Fred, also known more prosaically as [FMK2006] ACS J160919+6532, lies near the lens galaxies in CLASS B1608+656, while Ginger ([FMK2006] ACS J160910+6532) is markedly closer to us. Despite their different distances from us, both can be seen near to CLASS B1608+656 in the central region of this Hubble image.

To capture distant and dim objects like these, Hubble required a long exposure. The image is made up of visible and infrared observations with a total exposure time of 14 hours.

Notes

[1] Gravitational lensing can amplify the light coming from distant objects, enabling telescopes like Hubble to see objects that would otherwise be too faint and far away. This effect will be exploited during the Frontier Fields observing campaign in the near future, which aims to combine the power of Hubble with the natural amplification caused by strong gravitational lensing of distant galaxy clusters, to study the past Universe.

More information

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between ESA and NASA.

The image was spotted by contestant Adam Kill in the 2012 Hubble's Hidden Treasures competition. Hidden Treasures invited members of the public to search Hubble's science for the best overlooked images that have never been seen by a general audience. This image of CLASS B1608+656 has been well-studied by scientists over the years, but this is the first time it has been published in full online.

Links

 

• Images of Hubble
• Hubble’s Hidden Treasures

Contacts

Georgia Bladon
Hubble/ESA
Garching, Germany
Tel: +49-89-3200-6855
Email: gbladon@partner.eso.org