NASA를 중심으로 운용되는 적외선 관측용 우주망원경인 제임스웹 우주망원경이 지금까지 관측된 가운데 가장 차가운 온도의 얼음을 관측한 사실이 Nature Astronomy에서 발표되었습니다. 그 얼음에는 생명의 구성요소로 이어지는 물질도 확인되었으며 인류가 거주 가능한 행성에 대한 이해가 깊어질 것으로 기대되고 있습니다.
Webb Unveils Dark Side of Pre-stellar Ice Chemistry | NASA
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-unveils-dark-side-of-pre-stellar-ice-chemistry
The James Webb Telescope detected the coldest ice in the known universe – and it contains the building blocks of life | Live Science
https://www.livescience.com/coldest-cloud-webb-telescope
The James Webb Telescope detected the coldest ice in the known universe – and it contains the building blocks of life
The James Webb Space Telescope's latest observations of icy molecules will help scientists understand how habitable planets form.
www.livescience.com
James Webb Space Telescope discovers coldest interstellar ice ever seen | Space
https://www.space.com/james-webb-space-telescope-coldest-ice
James Webb Space Telescope discovers coldest interstellar ice ever seen
NASA's newest space telescope isn't just stretching astronomers' view deeper into the universe, it's also reaching colder temperatures than scientists have before. The James Webb Space Telescope (JWST or Webb), the most powerful space observatory yet, has
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허블 우주망원경의 후계기로 개발된 제임스웹 우주망원경은 2021년 12월에 발사되어 2022년 7월부터 메인 센서를 이용한 관측이 시작되었습니다. 구세대와 비교해 압도적으로 고정밀도의 우주 사진을 촬영할 수 있었고 먼 은하를 선명하게 촬영하는 등 다양한 활약을 선보였고 2023년 1월에는 지금까지 알려지지 않았던 태양계 외행성 'LHS 475 b'를 관측했습니다.
그리고 2023년 1월 23일 천문학, 우주물리학, 행성과학 분야에서 최첨단 연구논문을 게재하는 Nature Astronomy에 발표된 내용에 따르면 제임스웹 우주망원경은 새롭게 지금까지 관측 역사상 가장 차가운 얼음을 성간 분자 구름의 최심부에서 발견했습니다. 얼음의 온도는 화씨 마이너스 440도(섭씨 마이너스 263도)로 절대영도가 되는 화씨 마이너스 459.67도(섭씨 마이너스 273.15도)에 꽤 가까운 값입니다. 연구팀은 이 얼음의 연구 프로그램을 'Ice Age'라고 명명하고 초기 결과를 논문으로 소개했습니다.
과학자팀은 제임스웹 우주망원경의 적외선 카메라를 이용하여 지구에서 약 500광년 떨어진 '카멜레온 I'라는 분자구름을 조사했습니다. 분자구름은 얼어붙은 분자나 가스, 먼지로 구성되어 별이나 행성이 탄생하는 장소가 된다고 생각되고 있습니다. 제임스웹 우주망원경이 검출한 이 분자구름 중에는 황화카르보닐 , 암모니아, 메탄, 메탄올 등의 분자가 동결되어 있는 것이 확인되었습니다. 연구자에 따르면 이들 분자는 언젠가 성장하여 별의 고온핵의 일부가 되고 이후에는 태양계 외행성의 일부가 될 가능성이 있다고 합니다. 또 거주 가능한 행성을 생각할 때 얼음은 탄소나 수소, 산소 등의 중요한 요소의 공급원이 되는 불가결한 존재이기 때문에 이번 발견이 중요한 의미를 가진다고 NASA는 성명에서 밝혔습니다.
네덜란드의 라이덴천문대에 근무하는 천문학자인 메리사 맥루어 씨는 이번 발견에 관한 NASA의 발표에 대해 “우리의 관측성과는 행성을 형성하는 몇 센티미터 크기의 자갈로 성장하는 성간먼지의 얼음에 대한 형성 초기단계에 대한 통찰력을 제공합니다. 따라서 생명의 구성요소를 만드는 데 필요한 분자의 형성경로에 대해 새로운 지식을 얻을 수 있는 발견이라고 말할 수 있다"고 평가했습니다.
또한 연구의 공동저자인 라이덴천문대의 천문학자 윌 로샤 씨는 "카멜레온 I의 분자를 확인하기 위해 분자구름의 다른 쪽에 있는 별의 빛이 분자구름에 있는 먼지 그리고 분자에 어떤 형태로 흡수되는지 패턴을 분석했습니다. 여기서 메탄올이나 에탄올과 같은 복잡한 유기분자를 발견했다는 것은 이러한 특정한 분자구름으로부터 발달하는 많은 별과 행성계가 상당히 복잡화가 진행된 화학물질을 계승해 나가는 것을 시사하고 있다”고 설명했습니다.
아래 이미지는 분자구름의 얼음이 특정 파장을 흡수하여 분석할 수 있는 제임스웹 우주망원경의 스펙트럼 데이터를 그래프로 나타낸 것입니다.
이 관측방법에 대해 연구에 종사한 메릴랜드주 볼티모어에 있는 우주망원경과학연구소 클라우스 폰트피단 씨는 “얼음은 뒤쪽에 있는 별빛에 대한 움푹 들어간 형상으로 나타나는데 온도가 낮고 밀도가 높다. 이 지역에서는 별의 많은 빛이 차단되어 별의 빛을 감지하여 분자구름의 얼음을 확인할 수 있습니다. 이 특정에는 절묘한 감도가 필요하다"며 제임스웹 우주망원경의 관측성능을 높이 평가했습니다.
맥루어 씨에 따르면 이번 발견은 행성의 원시상태에서 얼음이 어떻게 진화해 나가는지를 볼 수 있는 첫 단계에 머물고 있는데 구체적으로 어떤 혼합물로 구성된 얼음이 행성까지 유지되는지, 즉 어떤 원소가 행성의 표면에 도달하는지 등의 향후 중요한 발견으로 이어질 것으로 기대되고 있다고 합니다.
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