천문학자들은 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 우주의 모든 은하계를 연결하는 거대한 구조인 우주 웹에 대한 가장 상세한 지도를 만들었습니다. 리버사이드에 있는 캘리포니아 대학이 이끄는 연구팀은 이 거대한 네트워크를 우주의 나이가 약 10억 년밖에 되지 않았던 초기 상태까지 추적했습니다.
우주 네트워크는 우주의 거대한 골격 구조로, 암흑 물질과 가스로 이루어진 거대한 섬유형 구조와 시트형 구조로 구성되며, "공동"이라고 불리는 거대한 우주 공간 영역을 둘러싸고 있습니다. 이러한 구조는 함께 우주의 대규모 건축물을 형성하여 먼 거리에 걸쳐 은하계와 은하단을 연결합니다. 이번 연구 결과는 천체물리학저널(Asphysical Journal)에 게재됐으며 웹 망원경 역사상 최대 규모 천문측량 프로젝트인 COSMOS-Web을 기반으로 이뤄졌다. 과학자들은 조사 데이터를 사용하여 137억 년의 우주 역사에 걸쳐 상호 연결된 네트워크에서 은하가 어떻게 형성되고 진화했는지 연구했습니다.
2021년 출시 이후 Webb 망원경은 뛰어난 감도와 이미지 선명도로 천문학 연구에 혁명을 일으켰습니다. 적외선 장비는 초기 망원경으로는 볼 수 없었던 희미하고 먼 은하를 탐지할 수 있어 과학자들은 우주의 초기 시대로 돌아가 우주 먼지 구름을 통해 들여다볼 수 있습니다. 이러한 기능을 최대한 활용하기 위해 국제 팀은 Webb 망원경용으로 선택된 최대 규모의 범용 관측 프로그램인 COSMOS-Web 프로젝트를 개발했습니다. 이 조사는 대략 보름달 3개 크기의 연속된 하늘 영역을 다루며 우주 웹의 지도를 작성하기 위해 특별히 설계되었습니다.
"Webb 망원경은 우주에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으켰고 COSMOS-Web은 처음부터 우주 웹을 관찰하는 데 필요한 넓고 깊은 시각을 제공하도록 설계되었습니다"라고 UC Riverside와 Carnegie Observatory의 대학원생인 Hossein Khatamniya가 말했습니다. 처음으로 10억년 전 우주 탄생부터 인근 우주까지 우주 시간에 걸쳐 은하단과 섬유형 구조에서 은하의 진화를 연구하는 것이 가능해졌습니다. “소위 우주라는 것은 지구로부터 약 10억 광년 이내의 영역을 말하며, 1광년은 약 5조 8800억 마일로 빛이 1년 동안 이동하는 거리를 측정하는 데 사용됩니다.”
리버사이드 캘리포니아 대학의 물리학 및 천문학 교수이자 Khatamniya의 멘토인 Bahram Mobaser는 새로운 Webb 데이터가 이전 허블 우주 망원경 관측보다 대규모 우주 구조에 대한 더 자세한 시각을 제공한다고 말했습니다. 두 데이터 세트를 비교하면 한때 함께 흐려졌던 많은 구조가 이제 명확하게 분리되고 더 세밀하게 연구될 수 있음을 알 수 있습니다. "깊이와 해상도의 향상은 정말 중요합니다."라고 Maubasel은 말했습니다. "우리는 웹 망원경 이전에는 거의 접근할 수 없었던 우주의 나이가 불과 몇억 년에 불과했던 시대의 우주 네트워크를 이제 볼 수 있습니다. 단일 구조처럼 보였던 것이 이제는 여러 구조로 분해되고, 이전에 매끄럽게 처리되었던 세부 사항이 이제 명확하게 보입니다."
Khatamniya는 이러한 개선이 Webb 망원경의 두 가지 주요 장점이 결합된 결과라고 설명했습니다. 그는 “이 망원경은 하늘의 같은 영역에서 더 많은 희미한 은하들을 탐지하고, 이 은하들까지의 거리가 훨씬 더 정확하게 측정된다”고 말했다. "따라서 각 은하계를 올바른 우주 시간 조각에 배치할 수 있어 지도의 해상도가 높아집니다."
COSMOS 프로젝트의 오픈 사이언스 전통을 이어가며 연구팀은 대규모 구조 지도를 공개적으로 공개하고 있습니다. Maubasel은 "지도를 만드는 데 사용된 데이터 처리 파이프라인, 164,000개의 은하와 우주 밀도에 대한 별 카탈로그, 수십억 년에 걸친 우주 네트워크의 진화를 보여주는 비디오가 모두 대중에게 제공됩니다."라고 말했습니다. 이 연구에는 미국, 덴마크, 칠레, 프랑스, 핀란드, 스위스, 일본, 중국, 독일, 이탈리아의 과학자들도 참여했으며 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램의 자금 지원을 받았습니다.