2019. 6. 21. 21:48ㆍ3. 천문뉴스/허블사이트
사진 1>
허블우주망원경이 촬영한 이 사진은 은하들에 대한 가장 거대하고 포괄적인 "역사책"이라 할 수 있다.
이 사진은 허블우주망원경이 16년동안 담아낸 7,500개의 사진들을 이어붙여 만들어진 것이다.
허블레거시필드(the Hubble Legacy Field)라 명명된 이번 작업에는
허블익스트림딥필드(the eXtreme Deep Field, XDF) 등,
허블우주망원경을 통해 수행된 깊은 우주의 탐사 자료들이 포함되어 있다.
자외선에서 근적외선 영역까지의 탐사자료들이 모아진 이 사진에는 오랜시간동안 형성된 은하들의 모든 형태가 담겨있다.
이 사진에는 거의 26만 5천여개에 달하는 은하들이 담겨 있으며
시기는 빅뱅이 있은 후 고작 5억년 밖에 지나지 않은 133억년 전까지 거슬러 올라간다.
사진에 담긴 희미하고 작은, 머나먼 거리에 있는 은하들은 오늘날 수많은 별들의 도시로 성장한 거대 은하들을 키워낸 묘목장과 같다.
가장 희미하고 멀리 떨어진 은하들의 밝기는 오늘날 맨눈으로 볼 수 있는 천체 밝기의 1억 분의 1 밖에 되지 않는다.
2004년 촬영된 허블울트라딥필드보다 훨씬 더 넓은 영역을 촬영한 이 사진에는
허블울트라딥필드보다 30배나 더 많은 은하들이 담겨 있다.
이 사진의 폭은 보름달 하나 정도의 영역에 해당하는 약 0.5도이다.
동일한 영역을 촬영한 허블익스트림딥필드의 경우 허블레거시필드보다 더 깊은 우주까지 들여다 보았다.
하지만 허블익스트림딥필드의 폭은 허블레거시필드의 10분의 1 정도에 지나지 않는다.
천문학자들이 허블우주망원경을 이용한 16년간의 관측 데이터를 이용하여 은하들에 대한 가장 거대하고 포괄적인 내용을 담아낸 "역사책"을 하나의 사진으로 담아냈다.
7,500번의 노출을 통해 담아 낸 사진을 이어붙여 머나먼 우주의 풍경을 하나의 사진으로 담아낸 것이다.
여기에는 백뱅 이후 고작 5억년이 지난 시점에 존재하는 은하를 포함하여 총 26만 5천개의 은하들이 담겨 있다.
가장 멀리 떨어져 있어 가장 흐리게 보이는 은하의 밝기는 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 천체 밝기의 1억분의 1밖에 되지 않는다.
우주의 진화역사가 이 한장의 사진에 연대순으로 기록되어 있다고 할 수 있다.
이 사진은 은하가 오랜 시간에 걸쳐 어떻게 변화해 왔는지, 그리고 오늘날 지근거리 우주에서 볼 수 있는 것과 같은 거대한 은하들이 어떻게 생성되는지를 알려주고 있다.
허블레거시필드(the Hubble Legacy Field)라 명명된 이번 작업에는 허블익스트림딥필드(the eXtreme Deep Field, XDF)를 포함하여, 허블우주망원경을 이용하여 가장 깊은 우주를 탐사한 여러 프로젝트들의 관측 자료도 녹아있다.
사진에 담긴 파장 범위는 자외선부터 근적외선까지로서 이 파장에는 오랜시간 생성되어온 은하의 핵심적인 특징들이 담겨 있다.
이번 사진 작업을 진행한 팀의 책임자인 캘리포니아대학 가스 일링워스(Garth Illingworth)의 설명은 다음과 같다.
"이번에 우리는 이전에 진행된 어떤 관측보다 훨씬 더 광범위하게 폭을 넓혔습니다.
이를 통해 훨씬 더 멀리 있는 많은 은하들에 대한 데이터를 지금까지 허블우주망원경이 쌓아놓은 데이터만큼이나 거대한 규모로 얻어낼 수 있었죠. 이 하나의 사진에는 갓태어난 아기 은하로부터 완전히 독립 가능한 어엿한 어른 은하까지 은하가 성장해온 모든 역사가 담겨 있습니다."
차세대 우주망원경이 설치될 때까지 그 어떤 사진도 이번에 만들어진 이 사진의 범위를 넘어서지 못할 것이다.
일링워스는 이번 사진이 자신의 팀 뿐만 아니라 모든 천문학자들이 활용가능한 도구가 될 수 있도록 모든 자료들을 포함시켰으며 이 사진을 통해 우주의 진화에 대해 보다 포괄적이고 보다 깊이있는 이해가 도출되기를 바란다고 말했다.
이 사진은 상당히 멀리 떨어져 있는 은하에 대한 대규모 목록을 제시해주고 있다.
코네티컷 대학의 수석 연구원인 캐서린 휘테커 (Katherine Whitaker)의 설명은 다음과 같다.
"이 목록상의 수많은 은하들의 정보를 담고 있는 정교한 고해상도 측정치들은 외계은하에 대한 광범위한 연구를 가능하게 하고 있습니다.
종종 이러한 연구는 은하진화 연구에 커다란 영향을 미치는 뜻밖의 성과를 도출해 내기도 하죠. "
1세기전 에드윈 허블(Edwin Hubble)이 기술한 바와 같이 은하들은 "우주의 표지석"이 되기도 한다.
은하는 천문학자들로 하여금 우주의 팽창을 추적할 수 있게 해 준다.
우주의 팽창은 우주의 근간이 되는 역학은 무엇인지, 화학원소들이 언제부터 생겨났는지, 궁극적으로 우리 태양계와 생명체의 출현을 가능하게 한 조건이 무엇인지에 대한 단서를 제공해 주고 있다.
이 사진에는 이전에 여러 딥필드 프로젝트에서 담아낸 것보다 30배나 많은 은하들이 담겨 있으며 사진이 담아내고 있는 영역은 보름달 너비에 해당하는 약 0.5도 영역이다.
이 사진보다 더 깊은 우주를 탐색했던 익스트림딥필드의 경우 이 사진과 동일한 지역을 담아내긴 했지만 그 폭은 보름달 지름의 10분의 1에 해당하는 약 0.05도였다.
사진 3> 이 사진은 허블레거시필드와 달의 상대적인 각크기를 비교한 것이다.
허블레거시필드는 허블우주망원경으로 촬영한 우주 중 가장 넓은 폭을 가진 딥필드 사진이다.
달과 허블레거시필드는 약 0.5도의 폭을 가지고 있다.
이번 사진에는 독특한 천체들도 많이 담겨 있다.
이 독특한 천체들 중 상당수는 초기 우주의 작고 어린 은하들이 서로 충돌하고 합쳐지는 일련의 연쇄과정이 남겨놓은 잔해들이다.
각 은하들은 5억 5천만 광년부터 130억 광년 거리 사이에 분포하고 있다.
이 빛들이 우주의 나이만큼에 해당하는 시간들을 가로질러 우리 지구에 이제 막 도착한 것이다.
천문학자들은 이 사진들을 이용하여 초기 우주에서 아주 어린 은하들의 모습을 돌아볼 수 있다.
가장 상단에는 성숙한 어른 은하들이 담겨 있다.
중간에 보이는 은하들은 드라마틱한 성장과 변화를 겪고 있는 청소년기의 은하들이며 가장 하단에 있는 은하들은 아직 작고 어린 은하들이다.
각 사진의 하단에는 각 은하들의 거리가 10억광년 단위로 기록되어 있다.
가장 상단 왼쪽의 은하는 수많은 별들을 보듬고 있는 완전히 발달한 나선은하이다.
이 은하는 고작 5억 5천만 광년 전 은하의 모습을 보여주고 있다.
반면 가장 하단, 가장 우측에는 우주 생성 초기에 존재했던 작고 어린 붉은 은하의 모습이 보인다.
이 은하가 붉게 보이는 것은 이 은하의 빛이 우주의 팽창 때문에 적색편이를 일으키고 있기 때문이다.
이 은하는 우주의 나이가 현재 대비 고작 6%밖에 되지 않던 시대에 존재하고 있었다.
이 은하로부터 출발한 빛은 무려 130억년의 여행을 거쳐 지구에 도착했다.
관측된 모든 대상을 유기적으로 조합하는 것은 지난한 과제였다.
이 사진은 여러 연구팀이 수행한 31개의 허블 프로그램에서 도출된 데이터를 총체적으로 담고 있다.
이번 대상 지역 촬영에는 여타 지역에 대한 촬영보다 훨씬더 많은 시간이 할당되었다.
촬영에 할당된 시간을 모두 합치면 1년의 4분의 3에 해당하는 250일이나 된다.
데이터 재처리를 담당한 캘리포니아대학 댄 매기( Dan Magee)의 설명은 다음과 같다.
"우리의 목표는 16년간 축적된 기존 사진들을 모두 조합하는 것이었습니다.
이 데이터들이 어느 과학자든 사용가능하게 하겠다는 일관된 목표로 함께 조합된 것은 이번이 처음입니다.
이제 천문학자들은 과학적 분석을 시도하기 전에 상당히 많은 데이터를 추려내야 했던 사전 작업 없이 레거시필드에서 자신이 원하는 데이터를 고를 수 있고, 즉시 연구를 시작할 수 있게 되었습니다."
이 사진과 이 사진을 구성하는 개별 사진들은 미컬스키 우주망원경 데이터 아카이브(the Mikulski Archive for Space Telescopes), 즉 MAST를 통해 전세계 천문학회에서 활용이 가능하다.
MAST는 허블우주망원경을 포함하여 NASA가 관리하는 다른 우주망원경으로부터 획득한 천문데이터를 축적한 온라인 데이터베이스로서 우주망원경과학 연구소에 위치하고 있다.
허블우주망원경은 머나먼 우주의 "핵심적인 샘플들"을 얻기 위해 오랜동안 보다 더 깊은 우주의 관측을 지속해 왔다.
1990년 허블의 발사이후 천문학자들 사이에서는 마치 텅 비어 있는 듯 보이는 우주의 아주 작은 부분을 오랫동안 들여다보며 우연히 대상이 잡혀들기만을 기다리는 이른바 "낚시 탐사"에 망원경 활용 가능 시간을 쏟아부을 가치가 있는지에 대한 논쟁이 있었다.
하지만 1995년 허블딥필드를 통해 그저 하나의 점에 지나지 않는 우주의 아주 작은 영역에서 그동안 볼 수 없었던 수천 개의 은하가 발견되었다.
이러한 대담한 노력은 이후 딥필드 촬영단계를 설정하는데 있어 시금석이 되었고 개념증명이 되었다.
2002년 허블우주망원경에 탑재된 ACS카메라를 이용하여 더 깊은 우주에서 단 한번의 노출을 통해 지금까지는 알 수 없었던 1만 개의 은하를 볼 수 있었다.
2009년, 허블우주망원경에 광대역카메라3(Wide Field Camera 3, WFC3)가 설치되었고 이 카메라를 통한 깊은 우주의 촬영이 이루어졌다.
이 촬영 데이터들이 조합되어 2012년 허블익스트림딥필드가 발표되었다.
허블우주망원경에 탑재된 다른 카메라와 달리 WFC3는 자외선부터 근적외선까지 더 넓은 파장의 촬영이 가능했다.
이번에 만들어진 사진은 허블우주망원경을 통해 지금까지 축적된 일련의 데이터를 활용한 첫번째 사진이다.
현재 연구팀은 허블우주망원경이 촬영한 5,200장 이상의 사진을 이용하여 두번째 사진을 제작 중에 있다.
향후 천문학자들은 X선 탐사를 수행하고 있는 NASA의 찬드라 X선 망원경의 데이터와 장파장의 적외선 데이터 관측을 수행하고 있는 스피처 우주망원경의 데이터들을 이용하여 기존 사진의 탐사 파장을 좀더 확대할 수 있게 되기를 희망하고 있다.
어마어마한 숫자를 자랑하는 허블레거시필드 상의 은하들은 향후 차세대 망원경들의 주요 관측 대상이 될 것이다.
일링워스의 설명은 다음과 같다.
"이 은하들은 NASA가 계획하고 있는 광대역적외선탐사망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope, WFIRST)의 탐사 대상이 될 것입니다.
즉, 레거시필드는 전형적인 허블우주망원경의 사진들보다 100배나 더 광활한 영역을 담을 수 있는 WFIRST를 위한 선구작업이 되는 셈이죠.
WFIRST를 이용하면 고작 3주 정도의 작업만으로도 허블레거시필드보다 훨씬 더 깊은 우주를 두 배 이상 더 넓게 담아낼 수 있을 것입니다."
게다가 NASA의 제임스웹 우주망원경을 활용하면 허블레거시필드보다 훨씬 더 깊은 우주를 바라보면서 갓 태어난 어린 은하가 실제 어떻게 성장해 왔는지를 알 수 있게 될 것이다.
제임스웹 우주망원경이 가진 적외선 탐사 범위는 허블우주망원경과 스피처 우주망원경을 합친 것보다 훨씬 더 넓어서 우주의 첫세대에 해당하는 은하들을 식별할 수 있게 해 줄 것이다.
허블우주망원경은 미항공우주국 NASA와 유럽우주국 ESA가 공동으로 진행하고 있는 프로젝트이다.
NASA 고다드 우주비행센터는 허블우주망원경에 대한 관리 책임을 맡고 있으며 우주망원경과학연구소(STScI)는 허블우주망원경의 운용을 책임지고 있다.
우주망원경과학연구소는 천문학연구를 위한 대학 연맹체(the Association of Universities for Research in Astronomy, AURA)에 의해 운영되고 있다.
출처 : 허블사이트 2019년 5월 2일 발표 뉴스
http://hubblesite.org/news_release/news/2019-17
허블우주망원경을 이용한 딥필드 탐사프로그램에 대한 포스팅은 하기와 같습니다.
허블 울트라 딥필드(HUDF, Hubble Ultra Deep Field)
https://big-crunch.tistory.com/8321764
https://big-crunch.tistory.com/12345599
https://big-crunch.tistory.com/12345913
허블 울트라 딥필드 2014(HUDF 2014, Hubble Ultra Deep Field 2014)
https://big-crunch.tistory.com/12347259
https://big-crunch.tistory.com/12347274
ALMA의 원적외선 및 밀리미터 파장으로 허블울트라딥필드를 관측하다.
https://big-crunch.tistory.com/12348925
허블 울트라 딥필드의 올챙이 은하(Tadpole Galaxy)들
https://big-crunch.tistory.com/9261467
허블 익스트림 딥 필드(the eXtreme Deep Field, XDF)
https://big-crunch.tistory.com/12346256
https://big-crunch.tistory.com/12346281
허블 프론티어 필드(Hubble Frontier Fields)
https://big-crunch.tistory.com/12346870
https://big-crunch.tistory.com/12347024
원문>
Astronomers have put together the largest and most comprehensive "history book" of galaxies into one single image, using 16 years' worth of observations from NASA's Hubble Space Telescope.
The deep-sky mosaic, created from nearly 7,500 individual exposures, provides a wide portrait of the distant universe, containing 265,000 galaxies that stretch back through 13.3 billion years of time to just 500 million years after the big bang. The faintest and farthest galaxies are just one ten-billionth the brightness of what the human eye can see. The universe's evolutionary history is also chronicled in this one sweeping view. The portrait shows how galaxies change over time, building themselves up to become the giant galaxies seen in the nearby universe.
This ambitious endeavor, called the Hubble Legacy Field, also combines observations taken by several Hubble deep-field surveys, including the eXtreme Deep Field (XDF), the deepest view of the universe. The wavelength range stretches from ultraviolet to near-infrared light, capturing the key features of galaxy assembly over time.
"Now that we have gone wider than in previous surveys, we are harvesting many more distant galaxies in the largest such dataset ever produced by Hubble," said Garth Illingworth of the University of California, Santa Cruz, leader of the team that assembled the image. "This one image contains the full history of the growth of galaxies in the universe, from their time as 'infants' to when they grew into fully-fledged 'adults.'
No image will surpass this one until future space telescopes are launched. "We've put together this mosaic as a tool to be used by us and by other astronomers," Illingworth added. "The expectation is that this survey will lead to an even more coherent, in-depth, and greater understanding of the universe's evolution in the coming years."
The image yields a huge catalog of distant galaxies. "Such exquisite high-resolution measurements of the numerous galaxies in this catalog enable a wide swath of extragalactic study," said catalog lead researcher Katherine Whitaker of the University of Connecticut, in Storrs. "Often, these kinds of surveys have yielded unanticipated discoveries which have had the greatest impact on our understanding of galaxy evolution."
Galaxies are the "markers of space," as astronomer Edwin Hubble once described them a century ago. Galaxies allow astronomers to trace the expansion of the universe, offer clues to the underlying physics of the cosmos, show when the chemical elements originated, and enable the conditions that eventually led to the appearance of our solar system and life.
This wider view contains about 30 times as many galaxies as in the previous deep fields. The new portrait, a mosaic of multiple snapshots, covers almost the width of the full Moon. The XDF, which penetrated deeper into space than this wider view, lies in this region, but it covers less than one-tenth of the full Moon's diameter. The Legacy Field also uncovers a zoo of unusual objects. Many of them are the remnants of galactic "train wrecks," a time in the early universe when small, young galaxies collided and merged with other galaxies.
Assembling all of the observations was an immense task. The image comprises the collective work of 31 Hubble programs by different teams of astronomers. Hubble has spent more time on this tiny area than on any other region of the sky, totaling more than 250 days, representing nearly three-quarters of a year.
"Our goal was to assemble all 16 years of exposures into a legacy image," explained Dan Magee, of the University of California, Santa Cruz, the team's data processing lead. "Previously, most of these exposures had not been put together in a consistent way that can be used by any researcher. Astronomers can select the data in the Legacy Field they want and work with it immediately, as opposed to having to perform a huge amount of data reduction before conducting scientific analysis."
The image, along with the individual exposures that make up the new view, is available to the worldwide astronomical community through the Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). MAST, an online database of astronomical data from Hubble and other NASA missions, is located at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.
The Hubble Space Telescope has come a long way in taking ever deeper "core samples" of the distant universe. After Hubble's launch in 1990, astronomers debated if it was worth spending a chunk of the telescope's time to go on a "fishing expedition" to take a very long exposure of a small, seemingly blank piece of sky. The resulting Hubble Deep Field image in 1995 captured several thousand unseen galaxies in one pointing. The bold effort was a landmark demonstration and a defining proof-of-concept that set the stage for future deep field images. In 2002, Hubble's Advanced Camera for Surveys went even deeper to uncover 10,000 galaxies in a single snapshot. Astronomers used exposures taken by Hubble's Wide Field Camera 3 (WFC3), installed in 2009, to assemble the eXtreme Deep Field snapshot in 2012. Unlike previous Hubble cameras, the telescope's WFC3 covers a broader wavelength range, from ultraviolet to near-infrared.
This new image mosaic is the first in a series of Hubble Legacy Field images. The team is working on a second set of images, totaling more than 5,200 Hubble exposures, in another area of the sky. In the future, astronomers hope to broaden the multiwavelength range in the legacy images to include longer-wavelength infrared data and high-energy X-ray observations from two other NASA Great Observatories, the Spitzer Space Telescope and Chandra X-ray Observatory.
The vast number of galaxies in the Legacy Field image are also prime targets for future telescopes. "This will really set the stage for NASA's planned Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST)," Illingworth said. "The Legacy Field is a pathfinder for WFIRST, which will capture an image that is 100 times larger than a typical Hubble photo. In just three weeks' worth of observations by WFIRST, astronomers will be able to assemble a field that is much deeper and more than twice as large as the Hubble Legacy Field."
In addition, NASA's upcoming James Webb Space Telescope will allow astronomers to push much deeper into the legacy field to reveal how the infant galaxies actually grew. Webb's infrared coverage will go beyond the limits of Hubble and Spitzer to help astronomers identify the first galaxies in the universe.
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C.
Credits
- NASA's Hubble Portal
- Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST)
- Hubble Legacy Field (HLF) in MAST
- ESA/Hubble's Release
- University of Connecticut's Release
- Yale University's Release
- University of California Santa Cruz's Release
Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu
Garth Illingworth
University of California, Santa Cruz; UCO/Lick Observatory, Santa Cruz, California
831-459-2843
gdi@ucolick.org
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