멀리 떨어진 은하를 관측하는 방법

멀리 떨어진 은하를 관측하는 방법

천문학자들이 우주 시간에 따라 은하가 어떻게 태어나고 변화하는지 연구하기 위해 사용하는 몇 가지 기술을 탐구하는 것으로 시작합시다. 여러분이 어떻게 성인 인간들이 그들 그대로가 되었는지 이해하고 싶다고 가정해보자. 만약 여러분이 매우 헌신적이고 인내심이 있다면, 여러분은 태어날 때부터 아기들의 샘플을 관찰할 수 있고, 어린 시절, 청소년기, 그리고 성인기까지 그들을 따라갈 수 있고, 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 이해하기 위해 그들의 키, 몸무게, 그리고 신체 다른 부분의 비례적인 크기와 같은 기본적인 측정을 할 수 있습니다.불행하게도, 우리는 은하가 시간에 따라 어떻게 성장하고 변화하는지 이해할 수 있는 그러한 가능성이 없다: 인간의 일생 동안, 또는 심지어 인류 문명의 전체 역사에 걸쳐, 개별 은하는 거의 변하지 않는다. 우리는 그 길고 느린 변화들을 연구하고 이해하기 위해 인내심 있게 단일 은하를 관찰하는 것 말고 다른 도구가 필요합니다.

그러나 우리는 은하 진화를 연구하는 데 있어 한 가지 주목할 만한 장점을 가지고 있다. 우리가 보아온 것처럼, 우주 자체는 먼 은하를 오래 전처럼 관찰할 수 있게 해주는 일종의 타임머신이다. 안드로메다 은하와 같은 가장 가까운 은하의 경우, 빛이 우리에게 도달하는 데 걸리는 시간은 대략 수십만 년에서 수백만 년 정도입니다. 일반적으로 은하의 개별 항성이 태어나거나 죽을 수 있지만, 은하의 전체적인 구조와 외형은 그대로 유지된다. 하지만 우리는 은하를 너무 멀리까지 관찰해왔고, 100억년 전 빛이 은하를 떠났을 때처럼 보고 있습니다.더 멀리 있는 천체를 관측함으로써, 우리는 은하와 우주가 모두 젊었을 때를 더 거슬러 올라간다(그림 1). 이것은 마치 몇몇 먼 친구들로부터 편지를 받는 것과 같다: 친구가 여러분에게 편지를 보낼 때 멀리 있을수록, 그 편지는 더 오래 전달되었을 것이고, 그래서 그 편지가 여러분의 우편함에 도착했을 때 더 오래된 소식이다; 여러분은 그 편지를 읽을 때보다 더 이른 시간에 그녀의 삶에 대해 무언가를 배우고 있다.

 

안드로메다

천문학은 모든 측정이 원거리에서 이루어져야 하는 몇 안 되는 과학 중 하나이다. 지질학자들은 그들이 연구하고 있는 물체의 샘플을 채취할 수 있고, 화학자들은 어떤 물질이 무엇으로 만들어졌는지 결정하기 위해 실험실에서 실험을 할 수 있으며, 고고학자들은 탄소 연대 측정법을 사용하여 어떤 것이 얼마나 오래 되었는지를 결정할 수 있다. 하지만 천문학자들은 별이나 은하계를 가지고 놀 수 없습니다. 우리가 이 책을 통해 보았듯이, 만약 그들이 은하가 무엇으로 이루어져 있고 우주의 일생 동안 어떻게 변화했는지 알고 싶다면, 그들은 지구에 도달하는 소수의 광자에 의해 전달되는 메시지를 해독해야 한다.

다행히도 전자기 복사는 풍부한 정보원이다. 은하까지의 거리는 적색편이(우주의 팽창으로 인해 스펙트럼의 선들이 적색으로 얼마나 이동하는지)에서 도출된다. 적색편이 거리로의 변환은 허블 상수의 값과 그것이 얼마나 많은 질량을 포함하는지를 포함한 우주의 특정 특성에 달려 있다. 우리는 빅뱅에서 현재 받아들여지고 있는 우주의 모델에 대해 설명할 것이다. 이 장의 목적상, 현재 우주의 나이에 대한 가장 좋은 추정치는 138억 년이라는 것을 아는 것으로 충분하다. 이 경우에, 만약 우리가 60억 광년 전에 빛을 방출한 물체를 본다면, 우리는 그것을 우주가 거의 80억 년 전이었을 때의 모습 그대로 보고 있는 것입니다. 만약 우리가 130억년 전에 빛을 방출한 어떤 것을 본다면, 우리는 그것을 우주가 10억년도 되지 않았을 때의 모습 그대로 보고 있는 것이다. 그래서 천문학자들은 은하의 스펙트럼으로부터 적색편이를 측정하고, 허블 상수와 우주 모형을 이용하여 적색편이를 거리로 바꾸고, 거리와 빛의 일정한 속도를 이용하여 은하를 보는 시간, 즉 되돌아보는 시간을 추론한다.