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- 750만 은하의 위치와 적색편이를 포착한 새로운 매핑
- 가시광선에서 근적외선 범위의 5천개의 동시 광 스펙트럼 기록
- 매달 약 백만 개의 은하가 3D 지도에 추가돼

가장 크고 상세한 3D 은하 지도
750만 은하의 위치와 적색편이를 포착한 새로운 매핑

지금까지 우주에서 가장 크고 가장 상세한 3D 은하 지도가 만들어졌다.
그 어느 때보다 많은 750만 개 이상의 은하 위치와 적색편이를 보여준다.
이것은 시작에 불과하다. 왜냐하면 2026년까지 이 프로젝트는 3500만 개의 은하를 매핑해야 하기 때문이다. 3D 지도는 이 3차원 매핑을 위해 특별히 개발된 기기인 DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument)를 사용해 만들었다. 

▲ Sloan Digital Sky Survey(왼쪽)의 이전에 가장 포괄적인 3D 은하 지도와 DESI 조사의 새 지도를 비교한 것이다. 각 점은 중심이 지구이고 바깥쪽 가장자리가 100억 광년 떨어져 있는 은하를 나타낸다. © D. Schlegel/Berkeley Lab, DESI

우리 은하에는 몇 개의 별이 있을까? 우주에는 몇 개의 은하가 있을까?
망원경이 특별한 장비와 검색 알고리즘을 사용해 하늘을 매핑하는 하늘 조사는 이러한 질문에 대한 답을 제공해야 한다. 이러한 프로젝트의 결과는 가이아 우주 망원경의 별 목록뿐 아니라 우주에서 은하의 분포와 거리를 보여주는 지도다. 천문학자들은 이 지도가 우주의 지속적인 팽창과 그 가상의 원동력인 암흑 에너지에 대한 정보를 제공할 것으로 기대하고 있다.

동시에 5천 스펙트럼 기록

지금까지 우주에서 가장 크고 가장 상세한 3D 지도가 DESI 프로젝트의 일부로 출판됐다.
여기에는 약 750만 개의 은하가 포함돼 있어 새로운 기록을 보여준다. 천문학자들이 설명하는 것처럼 이전의 모든 은하계 지도를 합친 것보다 더 많은 정보를 제공한다.
매달 약 백만 개의 은하가 3D 지도에 추가된다.

이 은하 지도는 특별히 개발된 기기인 DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument)에 의해 가능하다. 애리조나에 있는 Kitt Peak National Observatory의 4미터 망원경에 장착된 이 분광기는 하늘을 8제곱도 섹션으로 스캔해 가시광선에서 근적외선 범위의 5천개의 동시 광 스펙트럼을 기록한다. DESI 프로젝트에서 얻은 데이터는 은하의 위치와 적색편이에 대한 정보를 제공한다. 이에 따라 은하의 거리와 우리에게서 멀어지는 속도에 대한 정보를 알 수 있다.

▲ 4미터 망원경에 있는 10톤짜리 암흑 에너지 분광기(DESI). © KPNO/NOIRLab/ NSF/AURA/ P. Marenfeld

우주 구조와 은하의 진화

한편으로 3D 매핑은 우주에서 은하의 공간적 분포에 대한 정보도 알려준다.
"은하의 분포에서 우리는 거대한 클러스터, 필라멘트 및 공극을 본다"고 버클리 국립 연구소의 줄리앤 가이(Julien Guy)가 설명했다. "그들은 우주에서 가장 큰 구조를 나타낸다." 동시에 이 큰 구조는 우주 초기의 형성과 과정에 대한 단서를 제공한다. "이 구조에서 우리는 초기 우주의 흔적을 찾을 수 있다"고 Guy는 말했다.

동시에, 멀리 떨어져 있는 은하의 스펙트럼은 그러한 별 무리가 어떻게 형성되고 진화하는지, 그리고 초대질량 블랙홀과 중간 블랙홀이 하는 역할에 대해 더 많이 밝혀준다. 또한, 가장 오래된 은하와 퀘이사가 어떻게 그렇게 일찍 거대해질 수 있었는지 여전히 불분명하다. 여기에서도 매핑은 귀중한 정보를 제공할 수 있다.

암흑 에너지의 길에서

무엇보다 천문학자들은 이 3D 매핑에서 우주의 팽창과 우주의 원동력에 대한 새로운 정보를 기대하고 있다. 측정 결과 우주가 팽창하고 있으며 이 팽창이 지난 수십억 년 동안 가속화되었음을 보여주기 때문이다. 그러나 지금까지 이러한 확장의 정도와 이를 추진하는 요인이 무엇인지에 대한 합의는 거의 없다. 따라서 이러한 질문은 DESI 설문조사의 주요 동기 중 하나다.

암흑 에너지는 은하계와 전체 시공간 구조를 점점 더 멀어지게 하는 힘의 가장 유력한 후보로 간주된다. 현재 이론에 따르면 우주의 70%를 차지하며 궁극적으로 미래의 운명도 결정한다. 그러나 암흑 에너지가 무엇으로 구성되어 있고 정확히 어떻게 작동하는지 불분명하다. 우주 공간의 팽창에 대한 점점 더 정확한 매핑은 적어도 작용 방식과 강도에 대한 표시를 제공할 수 있다.

<3D 지도의 일부 수준을 통한 가상 팬은 공간 패턴을 나타낸다. © NOIRLabh>

목표는 3500만 개의 은하계

현재 공개된 은하계 지도는 2021년 5월부터 시작된 하늘 측량의 1차 중간 결과에 불과하다. DESI 장비는 2026년까지 밤하늘을 계속 스캔하여 최소 3500만 개의 은하의 위치와 거리를 측정할 것으로 예상된다. 자동화된 조사는 매달 약 백만 개의 추가 은하에 초점을 맞춘다.
출처: NOIRLab, DOE/로렌스 버클리 국립 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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