에렌델(Earendel) : 가장 멀리 떨어진 별

Credits: Image: NASA, ESA, CSA, D. Coe (STScI/AURA for ESA; Johns Hopkins University), B. Welch (NASA’s Goddard Space Flight Center; University of Maryland, College Park)

 

사진 설명 : 제임스웹 우주망원경이 촬영한 WHL0137-08 은하단 사진.
                  이 사진에는 우주가 10억 살이던 시절의 은하가 담겨있다.
                  중력렌즈 작용에 의해 가장 강력한 확대 양상을 보이는 이 은하는

                  '썬라이즈 아치(the Sunrise Arc)'라는 이름이 붙은 은하로서 이 은하에서 가장 멀리 떨어진 별이 관측되었다.
                  별 회절상 바로 아래 5시 방향에 보이는 붉은 삐침선이 바로 썬라이즈 아치 은하이다. 

 

 

Credits: Image: NASA, ESA, CSA, D. Coe (STScI/AURA for ESA; Johns Hopkins University), B. Welch (NASA’s Goddard Space Flight Center; University of Maryland, College Park).

 

사진설명 : 썬라이즈 아치 은하와 에렌델

 

 

제임스웹 우주망원경을 이용하여 허블우주망원경이 발견했던 가장 멀리떨어진 별에 대한 후속 관측을 진행했다. 
이 별은 빅뱅 이후 첫 번째 10억년 상관에 존재했던 별이다. 

 

제임스웹 우주망원경에 장착된 근적외선 카메라(Near-Infrared Camera, 이하 NIRCam)로 수집한 정보에 따르면 
이 별은 태양보다 두 배 뜨거우며 약 100만 배의 밝기를 가진 분광유형 B에 속하는 무거운 별이다. 

 

연구원들은 이 별에 '에렌델(Earendel)'이라는 이름을 붙였다. 
에렌델은 썬라이즈 아치 은하에 위치하고 있으며 
자연이 제공하는 중력렌즈 현상과 인간이 개발한 첨단 공학에 의해 볼 수 있게 된 별이다. 

허블우주망원경과 제임스웹 우주망원경이 에렌델을 발견할 수 있었던 것은 
WHL0137-08이라는 무거운 은하단이 시공간 상에 만들어낸 주름 뒤에 이 별이 정확하게 배치되어 있었기 때문이다. 
에렌델과 우리 사이에 위치한 은하단의 무거운 중력이 마치 돋보기처럼 우주의 결을 구부러뜨리면서 이 별을 볼 수 있게 된 것이다. 

썬라이즈 아치 은하가 품고 있는 또다른 천체들은 중력렌즈 효과에 의해 여러 번 반복되어 나타남에 반해 
에렌델만은 하나만 나타나고 있다. 

 

천문학자들은 이를 기반으로 에렌델이 최소 4,000배 이상 확대된 것으로 결론지었다. 
즉, 이 별은 빅뱅 이후 고작 10억 년 상관에 있었던, 엄청난 거리로 떨어져 있는 극단적으로 작은 별인 것이다. 

지금까지 가장 멀리 떨어진 별이라는 타이틀을 가지고 있던 별은 허블우주망원경이 관측한 빅뱅이후 40억년 상관의 별이었다. 
최근 제임스웹 우주망원경과 중력렌즈 현상을 이용하여 식별한 별 중에는 빅뱅 이후 30억년 상관에 존재했던, 퀼루르(Quyllur)라는 별명의 적색거성도 있었다. 

에렌델처럼 무거운 별들은 대개 짝꿍별을 가지고 있다. 
하지만 천문학자들은 에렌델의 짝꿍별이 있다해도 
제임스웹 우주망원경으로는 분해하기 어려울 정도로 가까이 붙어 있을 것으로 추측했다. 
그러나 천문학자들은 에렌델의 색깔이라는 단 하나의 단서를 근거로 이 별이 좀더 차갑고 붉은 빛이 도는 짝꿍별을 가지고 있다고 추측했다. 
이 별의 빛은 우주의 팽창에 따라 큰 파장으로 편이되었는데 그 편이폭은 허블우주망원경의 한계를 넘어선 것이었다. 
바로 이 빛자락을 제임스웹 우주망원경이 포착해낸 것이다. 

제임스웹 우주망원경은 썬라이즈 아치 은하에서 또다른 놀라운 구조를 관측해냈다. 
바로 갓 만들어진 별생성구역과 이보다는 오래된 성단이 그것이다. 
이 천체들은 모두 10광년 폭의 지름을 가지고 있다. 

에렌델을 관통하며 뻗어나가고 있는 아치구조는 이 별생성구역과 성단이 중력렌즈 작용에 의해 왜곡되며 만들어진 것이다. 

 

길쭉한 타원형으로 보이는 별생성구역은 만들어진지 5백만 년이 채 되지 않은 상태이다. 
에렌델의 양쪽으로 보이는 작은 점은 모두 성단이 만들어낸 것이다.

이 성단의 나이는 1천만 년이 채 되지 않았다. 
천문학자들은 이 성단이 중력적으로 묶인 상태를 유지하고 있으며 오늘날까지 살아 있을 것으로 추정하고 있다. 

이는 우리 은하에 있는 구상성단이 130억 년 전 형성될 당시의 모습을 우리에게 보여주는 것과 같은 것이다. 

천문학자들은 제임스웹 우주망원경의 근적외선 분광기(Near-Infrared Spectrograph, 이하 NIRSpec)가 수집한 
썬라이즈 아치 은하와 에렌델의 관측데이터를 분석하고 있다. 
이를 통해 이 은하까지의 거리와 이 은하의 구성성분을 알아내게 될 것이다. 

허블우주망원경이 에렌델을 발견한 이래 제임스웹 우주망원경은 동일한 방법으로 또다른 멀리 떨어진 별을 찾아오고 있다. 하지만 추가발견된 별은 아직까지 없는 상황이다. 

이번 발견으로 항성물리학에 있어 새로운 세계가 열렸으며
가장 작은 천체를 관측해냄으로써 초기우주를 연구하는 과학자들에게 새로운 과제를 던져주었다. 
연구팀은 이번 발견이 빅뱅으로 탄생하여 고작 수소와 헬륨만 존재하던 시절의 우주에 존재하던 첫 세대의 별들을 발견하는 길을 열어줄 수 있기를 조심스럽게 희망하고 있다. 
 
 
출처 : NASA 제임스웹 우주망원경 공식 사이트 2023년 8월 9일 뉴스