유클리드 우주 망원경의 우주에 대한 최초의 컬러 이미지: 성운, 은하 및 성단
은하간 구름의 먼지에서 나오는 가스 갈기는 눈부신 빛으로 얼룩진 소용돌이치는 풍경에서 뻗어 나옵니다. 말은 격동하는 강에서 머리를 들고 멀리 별들의 바다를 바라보고 있습니다.
이것은 오리온자리에 있는 놀라운 우주 지역인 말머리 성운입니다. 지구로부터 약 1,375광년 떨어져 있다.
유럽우주국(European Space Agency)의 유클리드(Euclid) 우주망원경이 놀랍도록 세밀하게 포착한 이 사진은 이전에는 볼 수 없었던 별 형성 활동이 풍부한 우주 지역을 드러냈습니다.
그리고 유클리드가 사진을 찍는 데는 단 한 시간밖에 걸리지 않았습니다.
유클리드(Euclid)는 차세대 우주 망원경의 황금 거울 자식인 NASA의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이나 그 전신인 허블만큼 많은 관심을 받지는 못했지만, 둘 모두만큼 인상적입니다.
서호주대학교(University of Western Australia) 겸 국제전파천문학연구센터(International Center for Radio Astronomy Research)의 천문학자 사이먼 드라이버(Simon Driver)는 “며칠만 지나면 유클리드는 허블이 평생 동안 커버한 것보다 더 많은 하늘을 커버하게 될 것”이라고 말했다.
그리고 밤새 처음으로 컬러 이미지를 공개한 이 10억 유로(16억 6천만 달러) 망원경은 자매 우주 망원경이 지구로 다시 전송한 그 어떤 것보다 인상적인 이미지를 생성했습니다.
유클리드는 무엇입니까?
유클리드(Euclid)는 ‘기하학의 아버지’로 불리는 그리스 수학자 유클리드의 이름을 딴 우주 망원경이다.
SpaceX Falcon 9 로켓을 타고 7월 1일에 발사되었습니다.
그 이후로 유클리드(Euclid)는 약 100만 킬로미터를 여행하여 지구 뒤편의 유리한 지점에 도달했으며, 6년 간의 임무 기간 동안 그곳에 머물게 됩니다.
임무를 수행하는 동안 Euclid는 우주의 지속적인 미스터리 중 하나인 ‘모든 물질은 어디에 있습니까?’에 대한 답을 찾기 위해 지속적으로 고해상도로 우주의 넓은 이미지를 촬영할 것입니다.
우리가 망원경으로 보고 감지할 수 있는 물질은 우주의 5%에 불과합니다.
나머지 95%는 우리에게 보이지 않기 때문에 암흑 물질과 암흑 에너지로 구성되어 있습니다. 우리는 그것이 무엇인지 모르지만 중력과 어떻게 상호 작용하는지에 따라 그것이 존재한다는 것을 압니다.
유클리드는 가시광선과 근적외선으로 하늘을 관찰하여 은하가 얼마나 멀리 떨어져 있는지(따라서 은하의 나이도)와 모양을 결정합니다.
여기에는 빛의 파장을 포착하기 위한 두 가지 주요 장비가 있습니다. 가시 광선으로 우주를 보는 VIS와 인간의 눈에는 보이지 않는 근적외선으로 우주를 연구하는 NISP입니다.
드라이버 교수는 “유클리드를 사용하면 우주의 전체 시간선에 걸쳐 은하 구조, 모양, 형태학의 미세한 세부 사항을 해결할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
“더 중요한 것은 암흑 물질이 빛을 구부리면서 모양이 어떻게 왜곡되는지 볼 수 있다는 것입니다.”
유럽우주국(ESA)이 이를 ‘암흑물질 탐정’이라고 명명한 이유도 이 때문이다.
별의 큰 공
이것은 구상성단 NGC 6397로, 지구에서 약 7,800광년 떨어져 있습니다. VIS 및 NISP 장비를 사용하여 5시간 동안 관찰한 후 캡처되었습니다.
이미지 중앙에는 중력에 의해 촘촘하게 뭉쳐진 수백, 수천 개의 별이 있습니다. 구상 성단의 중심으로 갈수록 별의 양이 급증합니다.
별에 초점을 맞추면 JWST 이미지에서 볼 수 있는 것과 유사한 6개의 뾰족한 스파이크 또는 “거미”가 있음을 알 수 있습니다. 이는 빛이 망원경의 센서로 반사되는 방식 때문입니다.
구상성단 내의 별들은 은하계에서 발견된 가장 오래된 별들 중 일부인데, 이는 은하계 생성 초기에 형성되었을 가능성이 높다는 것을 의미합니다.
그러나 과학자들은 구상성단이 어떻게 형성되는지, 그것이 은하의 진화 및 발달과 관련이 있는지 정확히 알지 못합니다.
ESA는 현재 어떤 망원경도 단일 관측으로 전체 구상성단을 관찰할 수 없으며 동시에 그렇게 많은 별을 구별할 수 없다고 밝혔습니다.
은하의 형성과 진화를 연구하는 스윈번 대학의 천문학자 에드워드 테일러는 “확대해 보면 유클리드 이미지에는 믿을 수 없을 만큼 아름다움이 있다”고 말했습니다.
“하지만 정말 놀라운 가치와 중요한 점은 한발 물러서서 모든 것을 한꺼번에 받아들이는 것입니다.”
멀리 있는 이상한 은하
시간을 통해 더 멀리 여행할수록 더 특이한 은하계가 됩니다.
유클리드는 결국 약 100억년 전의 과거를 바라볼 수 있게 되어 매우 먼 은하의 희미한 빛을 감지할 수 있게 될 것입니다.
첫 번째 이미지 드롭에서는 집에 더 가까운 특이한 은하를 관찰하고 있습니다.
이것은 지구로부터 약 160만 광년 떨어진 불규칙왜성은하 NGC 6822이다. 별거 아닌 것처럼 보일 수도 있지만, 관찰할 수 있는 매력적인 대상입니다.
이는 1925년 우주 관측으로 유명한 천문학자 에드윈 허블(Edwin Hubble)에 의해 처음 발견되었습니다.
‘숨겨진 은하계’를 밝히다
지구에서 1,100만 광년 떨어진 곳에 Caldwell 5가 있습니다.
스타트렉(Star Trek) 영화에 나오는 스타플릿(Starfleet)의 목적지처럼 들릴 수도 있지만, 이 은하계는 오랫동안 경계에서 벗어났습니다.
응.
“숨겨진 은하”라고도 알려져 있는 Caldwell 5의 모습은 은하수의 먼지와 가스 원반에 의해 가려져 있습니다.
유클리드의 근적외선 카메라 덕분에 천문학자들은 우주의 커튼을 뒤로 젖히고 은하에서 나오는 빛의 일부를 측정할 수 있습니다.
이탈리아 국립 천체 물리학 연구소의 천문학자 레슬리 헌트(Leslie Hunt)는 ESA 보도 자료에서 “이 이미지는 모든 망원경이 그러한 이미지를 만들 수 있는 것처럼 정상적으로 보일 수 있지만 이는 사실이 아니다”라고 말했습니다.
“여기서 매우 특별한 점은 은하 전체를 넓은 시야로 볼 수 있다는 것입니다. 또한 확대하여 단일 별과 성단을 구별할 수도 있습니다.”
은하계는 우리가 우주 건너편에서 우리 은하계를 다시 들여다본다면 우리의 고향 은하계인 은하수가 어떤 모습일지 엿볼 수 있게 해줍니다.
천문학을 위한 혁명
ESA는 이 스냅샷을 “천문학의 혁명”이라고 불렀습니다.
전경에는 알려진 우주에서 가장 거대한 물체 중 하나인 페르세우스 성단, 즉 아벨 426이 보입니다. 지구로부터 2억 4천만 광년 떨어져 있다.
그 안에는 약 1,000개의 은하계가 포함되어 있습니다. 그 뒤에는 또 다른 100,000개의 은하가 있습니다.
왜 이 은하들은 함께 모여 있는 걸까요? 중력이 이 모든 물체를 하나로 끌어당겨 끝없는 공간에 두 단계로 가둬놓는다고 추론할 수도 있습니다.
그러나 중력만으로는 페르세우스가 왜 그렇게 나타나는지 설명할 수 없습니다. 천문학자들은 암흑 물질과 암흑 에너지의 영향이 페르세우스 은하계에 영향을 미친다고 제안합니다.
유클리드를 통해 과학자들은 이러한 은하가 어떻게 형성되는지 전례 없이 자세하게 연구할 수 있으며, 암흑 물질 분포의 변화를 암시할 수 있는 매우 작은 변화를 감지할 수 있습니다.
이러한 변화는 중력 렌즈 덕분에 눈에 띄게 나타납니다. 전경에 있는 거대한 은하들은 배경에 있는 은하들의 빛을 굴절시킵니다.
테일러 박사는 “그것은 그 성단을 함께 묶고 있는 암흑물질의 중력 척도를 직접적으로 제공할 것”이라고 말했다.
이미지를 연구하면 이 효과로 인해 휘어지고 구부러진 은하의 힌트를 볼 수 있습니다.
그렇다면 이것이 James Webb과 어떻게 다릅니까?
Euclid는 JWST에 비해 두 가지 주요 장점이 있습니다.
“Euclid를 놀랍게 만드는 것은 속도입니다. 빠릅니다.”라고 Taylor 박사는 말했습니다.
언제든지 JWST는 하늘의 작은 부분에 초점을 맞출 수 있는 반면 Euclid는 넓은 범위에 초점을 맞출 수 있습니다.
JWST만큼 민감하지는 않지만 넓은 공간 영역을 살펴봄으로써 이를 보완합니다.
“유클리드(Euclid)는 작은 망원경이지만 시야가 매우 넓습니다.”라고 성간 매체를 연구하는 맥쿼리 대학의 천문학자 타이야바 자파르(Tayyaba Zafar)는 말했습니다.
“JWST보다 100배 더 많은 하늘을 덮을 수 있습니다.”
ESA는 이를 통해 유클리드가 “지금까지 만들어진 것 중 가장 큰 우주 3D 지도를 만들 수 있게 될 것”이라고 말했습니다.
첫 번째 이미지는 해당 지도가 얼마나 인상적인지 감질나게 엿볼 수 있습니다.
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게시일: 2023년 11월 8일, 2023년 11월, 업데이트: 2023년 11월 10일
Euclid space telescope’s first colour images of the cosmos: Nebulas, galaxies and clusters
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By science and technology reporter Jack Ryan
Posted Wed 8 Nov 2023 at 3:16pmWednesday 8 Nov 2023 at 3:16pm, updated Fri 10 Nov 2023 at 8:38amFriday 10 Nov 2023 at 8:38am
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Emerging from the dust of an intergalactic cloud, a mane of gas stretches out from a swirling landscape, pockmarked by dazzling lights. The horse rears its head from a turbulent river, looking off in the distance at the sea of stars.
This is the Horsehead Nebula, a stunning region of space in the constellation Orion. It lies approximately 1,375 light-years from Earth.
It was captured in stunning detail by the European Space Agency’s Euclid space telescope, revealing a region of space rich in star-forming activity like never seen before.
And it took just one hour for Euclid to snap the shot.
Euclid hasn’t quite received the same amount of attention as NASA’s James Webb Space Telescope (JWST), the golden-mirrored child of next-generation space telescopes, or its predecessor, Hubble, but it’s just as impressive as both of them.
“In a couple of days Euclid will cover more area of sky than Hubble did over its entire lifetime,” said Simon Driver, an astronomer at the University of Western Australia and International Centre for Radio Astronomy Research.
And in its first release of colour images overnight, the 1 billion Euro ($1.66 billion) telescope produced images just as impressive as anything its sister space telescopes have ever beamed back to Earth.
What is Euclid?
Euclid is a space telescope named after the Greek mathematician Euclid, considered the “father of geometry.”
It launched on July 1 aboard a SpaceX Falcon 9 rocket.
Since then Euclid has travelled around 1 million kilometres to reach its vantage point behind Earth, where it will stay for the length of its six-year mission.
During its mission, Euclid will constantly take wide images of the cosmos at high resolution to answer one of the enduring mysteries of the universe: Where is all the matter?
Take a cosmic tour
The stuff we can see and detect with our telescopes only makes up 5 per cent of the universe.
The other 95 per cent is composed of dark matter and dark energy so-named because they are invisible to us. We don’t know what they are, but based on how they interact with gravity, we know they exist.
Euclid will look at the sky in visible light and near-infrared, determining how far away galaxies are (and thus, how old they are) as well as their shape.
It has two main instruments for capturing those wavelengths of light — VIS, which sees the universe in visible light and NISP, which studies it in near-infrared (which is invisible to the human eye).
“With Euclid we can resolve the fine details of the structure of galaxies, shapes, morphologies over the full timeline of the Universe,” Professor Driver said.
“More importantly we can see how their shapes are distorted by dark matter bending the light.”
That’s why the European Space Agency (ESA) has dubbed it a “dark matter detective.”
Big ball of stars
This is globular cluster NGC 6397, which lies approximately 7,800 light-years from Earth. It was captured after five hours of observation using the VIS and NISP instruments.
In the centre of the image are hundreds and thousands of stars, packed tightly by gravity. As you move towards the centre of a globular cluster, the amount of stars skyrockets.
You’ll notice, if you focus on the stars, they have a similar six-pointed spike or “spider” that has been seen in JWST images. This is due to the way the light bounces into the telescope’s sensors.
The stars within a globular cluster are some of the oldest found in a galaxy, which means they likely formed during the early days of the galaxy’s creation.
However, scientists aren’t exactly sure how globular clusters are formed and if they’re related to the evolution and development of galaxies.
The ESA says no other telescope can currently observe an entire globular cluster in one single observation and at the same time distinguish so many stars.
“There is unbelievable beauty in the Euclid images if you zoom right in,” said Edward Taylor, an astronomer at Swinburne University who studies galaxy formation and evolution.
“But the value and the thing that is absolutely mind blowing is to step back and take them in all at once.”
Distant weird galaxies
The farther you travel through time, the more unusual galaxies become.
Euclid will eventually be able to gaze about 10 billion years into the past, detecting the faint light of very distant galaxies.
In the first image drop, it’s taking a look at an unusual galaxy closer to home.
This is the irregular dwarf galaxy NGC 6822, which is about 1.6 million light-years from Earth. It may not look like much, but it’s a fascinating object of observation.
It was first detected by Edwin Hubble, an astronomer renowned for getting eyes on the cosmos, back in 1925.
Revealing a ‘hidden galaxy’
Eleven million light-years from Earth resides Caldwell 5.
It might sound like the destination for Starfleet in a Star Trek film, but this galaxy has long remained out of the limelight.
Also known as “the Hidden Galaxy”, our view of Caldwell 5 is obscured by the dusty, gaseous disc of the Milky Way.
Thanks to Euclid’s near-infrared camera, astronomers are able to pull back that cosmic curtain and measure some of the light emanating from the galaxy.
“This image might look normal, as if every telescope can make such an image, but that is not true,” noted Leslie Hunt, an astronomer at the National Institute for Astrophysics in Italy, in an ESA press release.
“What’s so special here is that we have a wide view covering the entire galaxy, but we can also zoom in to distinguish single stars and star clusters.”
The galaxy provides a glimpse of what our home galaxy, the Milky Way, might look like if we were to peer back at it from across the cosmos.
Revolution for astronomy
The ESA has dubbed this snapshot “a revolution for astronomy”.
Its foreground shows the Perseus cluster, or Abell 426, one of the most massive objects in the known universe. It lies 240 million light-years from the Earth.
Contained within are some 1,000 galaxies. Behind those lie another 100,000 galaxies.
Why are these galaxies clustering together? One might reason that gravity is pulling all these objects together, locking them in a never-ending space two-step.
But gravity alone does not explain why Perseus appears as it does. Astronomers suggest the influence of dark matter and dark energy has a hold on the galaxies in Perseus.
Euclid will allow scientists to study how these galaxies are shaped in unprecedented detail, detecting very small changes that could hint at changes in the distribution of dark matter.
Those changes are visible thanks to gravitational lensing. Massive galaxies in the foreground bend the light of the galaxies in the background.
“That will directly give you a gravitational measure of the dark matter that holds that cluster together,” Dr Taylor said.
If you study the image, you can see hints of galaxies that are warped and curved due to this effect.
So how is this different to James Webb?
Euclid has two chief advantages over the JWST.
“The thing that makes Euclid amazing is its speed. It’s fast,” Dr Taylor said.
At any moment, JWST can focus on small portions of the sky, while Euclid will focus on large swaths.
It’s not quite as sensitive as JWST, but it makes up for it by looking at huge regions of space.
“Euclid is a small telescope but it has a very large field of view,” said Tayyaba Zafar, an astronomer at Macquarie University studying the interstellar medium.
“It can cover 100 times more sky than JWST.”
The ESA says this will enable Euclid to “create the largest cosmic 3D map ever made”.
The first images provide a tantalising glimpse of just how impressive that map will be.
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Posted 8 Nov 20238 Nov 2023, updated 10 Nov 2023
