HST로 인해 많은 것들을 알게 되었지만 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 HST가 보지 못하는 적외선 영역을 관측하기 위해 발사된 망원경이 제임스 웹 우주망원경입니다. 2007년 발사될 예정이었으나 개발이 지연되고, 코로나 및 사고 등으로 발사가 미뤄지다가 2021년 드디어 발사됐습니다. 제임스 웹 우주망원경에 관해 포스팅해 보도록 하겠습니다.
적외선 파장 영역에서 관찰되는 은하들
가장 멀리 있고 가장 빠른 속도로 후퇴하는 은하들은 적색편이의 정도가 크기 때문에 그 빛 중 많은 부분이 보이지 않게 되며, 적외선 파장 영역에서만 감지됩니다. 2009년 마지막 HST 수리 임무 수행 중, 아틀란티스 우주 왕복선에 승선했던 우주인들은 HST에 광시야 카메라 3을 설치했습니다. 이 카메라의 첫 번째 임무 중 하나는 더 좋은 이미지를 얻을 수 있는 향상된 적외선 기술을 사용해 허블 울트라 딥 필드를 다시 관측하는 것이었습니다.
향상된 이미지의 허블 울트라 딥 필드 9를 분석하면서 천문학자들은 새로운 원시은하 집단을 발견했는데, 이는 우주의 시작 시점으로 한 걸음 더 다가서게 했습니다. 2010년 10월, 파리 대학 연구팀은 적색편이가 131억 년이나 됐음을 보여 주는 은하를 발견했다고 발표했는데, 이는 유럽 남방 천문대의 초거대 망원경의 관측을 통해 입증됐습니다. 석 달 뒤, 네덜란드 라이덴 대학교의 리 차드 보웬과 캘리포니아 주립대학교 산타크루즈의 가스 일링워스는 1억 년이나 더 오래된 은하들이 존재한다는 증거를 발표했습니다.
그 은하들은 구조를 밝히기에는 너무 작고 멀지만, 스펙트럼을 통해서 그 안에 2억 년 전에 형성된 별들이 밀집돼 있다는 것을 알 수 있습니다. 그것들은 대부분 대폭발 당시 형성된 원재료로부터 형성된 것이어서 그 내부에 먼지를 거의 포함하고 있지 않는 것처럼 보입니다. 게다가 일본 국립 천문대의 거대 스바루 망원경을 사용한 연구에 따르면, 이 은하들은 많은 양의 자외선 복사를 방출하고 있습니다. 이것이 중요한 이유는 우주 초기의 종족 3 별들과 마찬가지로 원시은하들 역시 은하 간 가스의 재이온화에 중요한 역할을 했을 것이라는 점을 나타내기 때문입니다.
많은 발전에도 불구하고, HST는 여전히 한계가 있고, 대부분의 천문학자들은 HST가 볼 수 있는 범위까지만 발견된 것이라는 사실에 동의합니다. 더 멀리 있는 은하들은 매우 강한 적색편이를 갖고 있기 때문에 그 빛은 적외선 파장 영역에서 나타날 것인데, HST는 이를 잘 탐지해 내지 못합니다. 원시은하들과 종족 3 별들로부터 오는 빛들을 탐지하는 것은 HST의 계승자인 제임스 웹 우주망원경의 중요한 목표들 중 하나였습니다. 6.5m의 초저온 냉각 반사경을 장착한 이 거대한 적외선 망원경은 2021년 12월 25일 발사되었습니다.
제임스 웹 우주망원경
제임스 웹 우주망원경은 허블 우주망원경을 대체하기 위해 미국 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 발사한 우주망원경입니다. 제임스 웹 우주망원경은 지구에서 약 150만km 떨어진 관측지점(라그랑주 L2)에서 향후 5~10년간 임무를 수행하게 됩니다. 라그랑주 L2는 우주 관측에 유리한 곳으로 중력과 원심력이 상쇄돼 빛의 왜곡이 없으며 태양이 지구 뒤에 가려져 햇빛의 방해도 받지 않는 지점입니다. 제임스 웹은 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블 우주망원경과는 달리 적외선 대역 관측도 가능해 우주의 더 깊숙한 공간을 관측할 수 있습니다. 제임스 웹 우주망원경은 분광기를 통해 외계행성의 대기에서 나오는 적외선을 분석해 외계행성의 생명체 존재 가능성을 탐색하고, 약 135억 년 전의 우주와 은하 관찰을 통해 우주 탄생과 빅뱅 이후의 진화 과정을 밝히는 연구도 수행하게 됩니다.
2010년 HST 팀은 멀리 떨어진 깊은 우주 속에 있지 않고, 우리로 부터 1억 6천6백만 광년 정도 떨어진 근처에 존재하는 원시은하들의 놀라운 이미지를 공개했습니다. 힉슨 밀집은하군 31은 우주 초기부터 변하지 않고 살아남은 4개의 왜소은하로 구성된 집단이고, 이들은 서로 합쳐져 더 크고 복잡한 구조를 형성하고 있는 중입니다. 은하들 사이의 충돌은 연속적인 별의 형성을 촉발했고, 새롭게 탄생한 젊은 별들의 나이는 천만 년이 채 되지 않았습니다. 우리의 이웃으로 편입되고 있는 이러한 원시은하들의 발견은 '살아 있는 화석'의 발견과도 같은 것입니다.