천천히 죽어가는 우주

 

Credit:ICRAR/GAMA and ESO

 

사진 1> 이 사진은 일반적인 은하가 GAMA 서베이에서 사용한 다양한 파장에서 어떻게 나타나는지를 보여주고 있다.

이 거대 프로젝트에서는 20만개 이상의 은하를 대상으로 근거리 우주에서 발생하는 에너지를 가장 포괄적으로 측정하였다.

이번 연구 결과 우주의 특정 부분에서 발생하는 에너지는 20억년 전에 비해 반이 줄어든 상태이며 에너지의 감소 양상은 자외선에서부터 원적외선에 이르는 모든 파장에서 골고루 발생하고 있음을 확인하였다.

 

국제 천문학 연구팀이 20만개 이상의 은하들을 연구하여 우주의 거대 지역 내에서 생성되는 에너지를 가장 정확하게 측정해냈다.

이번 연구는 근거리 우주에서 생성된 에너지를 가장 포괄적으로 측정해낸 것이다.

이번 연구 결과는 오늘날 우주의 특정 부분에서 생성된 에너지가 20억년 전에 비해 반으로 줄어들었음을 알려주고 있으며 에너지의 감소는 자외선에서 원적외선까지 모든 파장에 걸쳐서 나타나고 있었다.

한마디로 우주는 천천히 죽어가고 있는 것이다.

 

이번 연구에는 ESO의 VISTA와 VST를 비롯하여 세계에서 가장 강력한 성능의 망원경들이 참여하였다.

또한 이번 연구에는 NASA에서 운용중인 두 개의 우주망원경인 GALEX 및 WISE 그리고 ESA 에서 운용중인 허셜 우주망원경도 참여하였다.[1]

이번 연구는 지금까지 수행된 연구 중 가장 범위가 넓은 다 파장을 이용한 은하와 질량 조합 프로젝트(the Galaxy And Mass Assembly, 이하 GAMA)의 일환으로 진행되었다.

 

거대 GAMA 팀의 팀장인 웨스턴 오스트레일리아 대학 사이먼 드라이버(Simon Driver)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 우리가 사용 가능한 여러 개의 우주망원경 및 지상의 망원경을 이용하여 20만개 이상의 은하로부터 나오는 에너지를 

우리가 접근 가능한 모든 파장에 걸쳐 측정하였습니다."

 

2015년 8월 10일 천문학자들에게 발표된 관측 데이터에는 자외선부터 원적외선에 이르기까지 21개 파장에서 각 은하에서 방출하는 에너지의 측정치가 포함되어 있다.

 

이 데이터들은 과학자들로 하여금 은하가 어떻게 다른 양상으로 형성되고 진화해왔는지에 대해 더많은 정보를 알 수 있도록 해 줄 것이다.

 

우주의 모든 에너지는 빅뱅으로부터 만들어졌으며 질량과 같은 특정 부분의 에너지는 애초에 한정된 상태로 만들어졌다.

별들은 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc2 에서 기술된 바와 같이 질량을 에너지로 되돌리는 작용을 하며 빛을 만들어낸다.[2]

 

GAMA 연구는 오늘날 우주의 상당 부분과 과거 서로다른 시대에 발생한 모든 에너지에 대한 지도를 설정하고 이를 모델화하였다.

 

사이먼 드라이버의 설명은 다음과 같다. 
"빅뱅의 거대한 폭발로부터 발생한 에너지의 상당수가 우주에 넘쳐나고 있는 동안 

별들에 의해 수소나 헬륨과 같은 원소들이 연소되면서 추가 에너지가 지속적으로 발생하고 있습니다.
이렇게 생성된 새로운 에너지는 자신의 은하를 여행하는 동안 먼지에 의해 흡수되기도 하고, 은하를 벗어나 우주 공간을 떠돌며 또다른 별이나 행성, 그리고 아주 드물게는 망원경의 거울과 같은 물질에 충돌하게 되죠."

 

우주가 점점 사그러들고 있다는 것은 이미 1990년대 후반부터 알려져 있던 사실이었다.
그러나 이번 작업은 자외선에서 적외선에 이르는 모든 파장에서 일어나는 근거리 우주의 에너지 방출을 가장 포괄적으로 측정해낸 결과이다.

사이먼 드라이버의 결론은 다음과 같다.
"우주는 지금부터 서서히 늙어가게 될 것입니다.
우주는 이미 소파에 앉은 상태이며 담요를 두른 상태죠.
그리고 이제 막 영원한 잠으로 빠져들려 하는 상태랍니다."

 

연구팀은 이번 연구를 새로운 설비를 이용하여 우주의 전 지역과 전 시대로 확장하기를 희망하고 있다.
여기에는 향후 10여년에 걸쳐 호주와 남아프리카에 건설될 예정인 세계에서 가장 거대한 전파 망원경인 스퀘어 킬로미터 어레이(the Square Kilometre Array)도 포함되어 있다.

연구팀은 이번 연구 결과를 2015년 8월 10일 하와이 호눌룰루에서 열린 29차 국제천문연맹 총회에서 발표하였다.

 

 

 

각주

[1] 파장의 확대를 위하여 사용된 망원경들과 관측 데이터들은 다음과 같다.
GALEX, SDSS, VST (KiDS survey), AAT, VISTA (VIKING survey)/UKIRT, WISE, Herschel (PACS/SPIRE).

 

[2] 우주 에너지의 상당량은 별 내부에서 발생하는 핵융합 반응에 의해 질량이 서서히 에너지로 변환되어가면서 발생한다. 
또다른 주요 에너지 원은 은하 중심에 있는 블랙홀 주위의 뜨거운 원반이다.
이곳의 중력 에너지는 퀘이사와 또 다른 활성 은하핵 내에서 전자기 복사로 변환된다.

거대한 먼지 구름에서 오는 훨씬 긴 파장의 복사는 먼지 구름 내에 있는 별들로부터 발생하는 에너지를 재복사하는 것이다.

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Organisation Release  2015년 8월 10일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1533/         

 

참고 : 우주의 진화를 비롯한 우주론에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해  조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346979

 

원문>

eso1533 — Organisation Release

Charting the Slow Death of the Universe

GAMA survey releases first data at IAU General Assembly

10 August 2015

An international team of astronomers studying more than 200 000 galaxies has measured the energy generated within a large portion of space more precisely than ever before. This represents the most comprehensive assessment of the energy output of the nearby Universe. They confirm that the energy produced in a section of the Universe today is only about half what it was two billion years ago and find that this fading is occurring across all wavelengths from the ultraviolet to the far infrared. The Universe is slowly dying.

The study involves many of the world’s most powerful telescopes, including ESO's VISTA and VST survey telescopes at the Paranal Observatory in Chile. Supporting observations were made by two orbiting space telescopes operated by NASA (GALEX and WISE) and another belonging to the European Space Agency (Herschel) [1].

The research is part of the Galaxy And Mass Assembly (GAMA) project, the largest multi-wavelength survey ever put together.

“We used as many space and ground-based telescopes as we could get our hands on to measure the energy output of over 200 000 galaxies across as broad a wavelength range as possible,” says Simon Driver (ICRAR, The University of Western Australia), who heads the large GAMA team.

The survey data, released to astronomers around the world today, includes measurements of the energy output of each galaxy at 21 wavelengths, from the ultraviolet to the far infrared. This dataset will help scientists to better understand how different types of galaxies form and evolve.

All the energy in the Universe was created in the Big Bang, with some portion locked up as mass. Stars shine by converting mass back into energy, as described by Einstein’s famous equation E=mc² [2]. The GAMA study sets out to map and model all of the energy generated within a large volume of space today and at different times in the past.

“While most of the energy sloshing around in the Universe arose in the aftermath of the Big Bang, additional energy is constantly being generated by stars as they fuse elements like hydrogen and helium together,” Simon Driver says. “This new energy is either absorbed by dust as it travels through the host galaxy, or escapes into intergalactic space and travels until it hits something, such as another star, a planet, or, very occasionally, a telescope mirror.”

The fact that the Universe is slowly fading has been known since the late 1990s, but this work shows that it is happening across all wavelengths from the ultraviolet to the infrared, representing the most comprehensive assessment of the energy output of the nearby Universe.

"The Universe will decline from here on in, sliding gently into old age. The Universe has basically sat down on the sofa, pulled up a blanket and is about to nod off for an eternal doze,” concludes Simon Driver.

The team of researchers hope to expand the work to map energy production over the entire history of the Universe, using a swathe of new facilities, including the world’s largest radio telescope, the Square Kilometre Array, which is due to be built in Australia and South Africa over the next decade.

The team will present this work at the International Astronomical Union XXIX General Assembly in Honolulu, Hawaii, on Monday 10 August 2015.

Notes

[1] The telescopes and survey data used, in order of increasing wavelength, were: GALEX, SDSS, VST (KiDS survey), AAT, VISTA (VIKING survey)/UKIRT, WISE, Herschel (PACS/SPIRE).

[2] Much of the Universe’s energy output comes from nuclear fusion in stars, when mass is slowly converted into energy. Another major source is the very hot discs around black holes at the centres of galaxies, where gravitational energy is converted to electromagnetic radiation in quasars and other active galactic nuclei. Much longer wavelength radiation comes from huge dust clouds that are re-radiating the energy from stars within them.

More information

This research will be presented in a paper entitled “Galaxy And Mass Assembly (GAMA): Panchromatic Data Release (far-UV—far-IR) and the low-z energy budget”, by S. Driver et al., submitted to the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. It will also be the subject of a talk and press event at the IAU General Assembly in Hawaii on 10 August 2015.

The team is composed of Simon P. Driver (ICRAR, The University of Western Australia, Crawley, Western Australia, Australia [ICRAR]; University of St Andrews, United Kingdom), Angus H. Wright (ICRAR), Stephen K. Andrews (ICRAR), Luke J. Davies (ICRAR) , Prajwal R. Kafle (ICRAR), Rebecca Lange (ICRAR), Amanda J. Moffett (ICRAR) , Elizabeth Mannering (ICRAR), Aaron S. G. Robotham (ICRAR), Kevin Vinsen (ICRAR), Mehmet Alpaslan (NASA Ames Research Centre, Mountain View, California, United States), Ellen Andrae (Max Planck Institute for Nuclear Physics, Heidelberg, Germany [MPIK]), Ivan K. Baldry (Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom), Amanda E. Bauer (Australian Astronomical Observatory, North Ryde, NSW, Australia [AAO]), Steve Bamford (University of Nottingham, United Kingdom), Joss Bland-Hawthorn (University of Sydney, NSW, Australia), Nathan Bourne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), Sarah Brough (AAO), Michael J. I. Brown (Monash University, Clayton, Victoria, Australia), Michelle E. Cluver (The University of Western Cape, Bellville, South Africa), Scott Croom (University of Sydney, NSW, Australia), Matthew Colless (Australian National University, Canberra, ACT, Australia), Christopher J. Conselice (University of Nottingham, United Kingdom), Elisabete da Cunha (Macquarie University, Sydney NSW, Australia), Roberto De Propris (University of Turku, Piikkiö, Finland), Michael Drinkwater (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia), Loretta Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom; Cardiff University, Cardiff, United Kingdom), Steve Eales (Cardiff University, Cardiff, United Kingdom), Alastair Edge (Durham University, Durham, United Kingdom), Carlos Frenk (Durham University, Durham, United Kingdom), Alister W. Graham (Macquarie University, Sydney NSW, Australia), Meiert Grootes (MPIK), Benne W. Holwerda (Leiden Observatory, University of Leiden, Leiden, The Netherlands), Andrew M. Hopkins (AAO) , Edo Ibar (Universidad de Valparaso, Valparaiso, Chile), Eelco van Kampen (ESO, Garching, Germany), Lee S. Kelvin (Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom), Tom Jarrett (University of Cape Town, Rondebosch, South Africa), D. Heath Jones (Macquarie University, Sydney, NSW, Australia), Maritza A. Lara-Lopez (Universidad Nacional Automana de México, México), Angel R. Lopez-Sanchez (AAO), Joe Liske (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Hamburg, Germany), Jon Loveday (University of Sussex, Falmer, Brighton, United Kingdom), Steve J. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom; Cardiff University, Cardiff, United Kingdom), Barry Madore (Observatories of the Carnegie Institution of Washington, Pasadena, California, United States [OCIW]), Martin Meyer (ICRAR) , Peder Norberg (Durham University, Durham, United Kingdom), Samantha J. Penny (University of Portsmouth, Portsmouth, United Kingdom), Stephen Phillipps (University of Bristol, Bristol, United Kingdom), Cristina Popescu (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire), Richard J. Tuffs (MPIK), John A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), Kevin A.Pimbblet (Monash University, Clayton, Victoria, Australia; University of Hull, Hull, United Kingdom), Kate Rowlands (University of St Andrews, United Kingdom), Anne E. Sansom (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire), Mark Seibert (OCIW), Matthew W.L. Smith (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia), Will J. Sutherland (Queen Mary University London, London, United Kingdom), Edward N. Taylor (The University of Melbourne, Parkville, Victoria, Australia), Elisabetta Valiante (Cardiff University, Cardiff, United Kingdom), Lingyu Wang (Durham University, Durham, United Kingdom; SRON Netherlands Institute for Space Research, Groningen, The Netherlands), Stephen M. Wilkins (University of Sussex, Falmer, Brighton, United Kingdom) and Richard Williams (Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom).

The Galaxy and Mass Assembly Survey, or GAMA, is a collaboration involving nearly 100 scientists from more than 30 universities located in Australia, Europe and the United States.

ICRAR is a joint venture between Curtin University and The University of Western Australia with support and funding from the State Government of Western Australia.

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Photos of VISTA and the VST
• Link to video fly-through of GAMA data

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ICRAR – University of Western Australia
Tel: +61 400 713 514
Cell: +1 808 304 2392
Email: simon.driver@icrar.org

Andrew Hopkins
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North Ryde, NSW, Australia
Tel: +61 432 855 049
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