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JWST/MIRI 분광으로 본 폭발적 항성생성 은하 M82·NGC 253의 먼지(PAH) 운동

arXiv astro-ph.GA (은하)
NASA Spitzer, Hubble and Chandra space observatories teamed up to create this multi-wavelength, false-colored view of the M82 galaxy. The lively   portrait celebrates Hubble weet sixteen birthday.

NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/UofA/ESA/AURA/JHU·NASA-PD

연구진은 제임스웹 우주망원경(JWST)의 MIRI 분광 관측으로 인근 폭발적 항성생성(스타버스트) 은하 M82(NGC 3034)와 NGC 253의 다환방향족탄화수소(PAH) 5.2μm·6.2μm·11.3μm 특징에 대한 속도 지도를 작성했다. M82에서는 속도가 급상승한 뒤 평탄해지는 전형적인 은하 회전곡선 형태의 회전 원반이 나타난 반면, NGC 253에서는 6.2μm와 11.3μm PAH 특징이 스타버스트 영역 내부의 아웃플로(분출류) 발생 지점을 추적했다. NGC 253에서 분자 가스의 아웃플로 속도는 이온화 가스보다 낮았고, 11.3μm PAH 특징은 분자 가스보다 이온화 가스와 일치해 연구진은 PAH가 아웃플로 기저에서 이온화 가스와 더 밀접하게 연관돼 있다고 제안했다. 6.2μm PAH 특징은 두 은하 모두에서 더 높은 아웃플로 속도를 보였는데, 이는 아웃플로 기저의 더 빠른 고온 상(phase) 내부에서 PAH가 우선적으로 이온화됐을 가능성을 시사한다.

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arXiv astro-ph.GA (은하)에서 보기
Goddard Technicians Tony Kiem (left) and George Mooney (right) guide the craned structure holding the Webb telescope's Mid-Infrared Instrument or MIRI Shield Environmental Test Unit into place in a cr
천문·천체물리

JWST로 우주 정오 시기 먼지에 가려진 대질량 은하의 별 형성률 측정

JWST MIRI LRS와 스피처 우주망원경 IRS의 결합 스펙트럼을 이용해 적색편이 z~1-2에 있는 적외선 밝은 은하 27개에서 파셴 알파(Paα), 브래킷 알파(Brα), 브래킷 베타(Brβ) 방출선을 검출했다. 여러 근적외선 재결합선을 함께 분석한 결과 성운 감광은 약 2μm에서 A_λ~3등급, 약 4μm에서 A_λ~1등급으로 나타났다. 총 적외선 광도(L_IR)에서 통상적인 변환식으로 구한 별 형성률은 감광 보정된 방출선 기반 값보다 약 2.5배 체계적으로 높았으며, 연구진은 과거 폭발적 별 형성 이후 감소하거나 정체된 별 형성 역사, 혹은 진화한 항성종족의 먼지 가열이나 활동은하핵 같은 계통 효과 가능성을 제시했다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

NASA engineer Acey Herrera recently checked out copper test wires inside the thermal shield of the Mid-Infrared Instrument, known as MIRI, that will fly aboard NASA's James Webb Space Telescope. The s
천문·천체물리

제임스웹 MIRI로 본 z~2 거대 별형성 은하의 팽대부 성장

제임스웹 우주망원경(JWST)의 MIRI F770W 영상과 8개 대역 NIRCam 영상, ALMA 870마이크론 자료를 결합해 z~2의 먼지 많은 거대 별형성 은하 16개의 팽대부(bulge) 형성을 분석한 연구다. 중간 적색편이 z=2.18에서 F770W는 정지계 2.4마이크론, 즉 정지계 K밴드에 가까운 빛을 포착해 먼지 감쇠가 적은 상태로 항성질량 분포를 추적하며, F770W에서 측정한 유효반지름은 870마이크론 먼지 방출과 중앙값 비율 0.95로 일치하고 F444W보다 통상 23% 작았다. 16개 은하를 같은 분해능으로 스택한 결과 870마이크론과 F770W 프로파일은 8kpc까지 잘 일치했고, F770W 스택의 팽대부-원반 분해에서 팽대부/전체 비율은 0.50으로 나타났다. CIGALE로 반지름 구간별 분광에너지분포를 맞춘 결과 감쇠는 중심부 A_V=3.7 등급에서 r≳7kpc의 1.9 등급으로 감소했고 비항성형성률 프로파일은 평탄했다. 대부분의 은하는 먼지 핵 안에 이미 팽대부가 자리잡았으나, 두 은하는 870마이크론 방출이 F770W 빛보다 3~6배 더 조밀해 아직 팽대부를 만드는 압축 단계에 있는 것으로 보인다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

This concept depicts the International Space Station in orbit following its solar array deployment by the crew of the Space Shuttle STS-97 mission.
행성과학·태양계

움직이는 천체를 업더램프 데이터에서 피팅하는 새 기법… 로먼 우주망원경·제임스웹 적용 제안

연구진은 검출기를 비파괴 방식으로 읽어내는 업더램프(up-the-ramp) 관측에서 움직이는 천체의 경로를 피팅하는 방법을 제시했다. 점광원 가정과 유효 점확산함수(PSF)를 안다는 전제 하에 위치 2개와 속도 2개 등 비선형 매개변수 4개만 남기고 나머지는 닫힌 형태의 해로 최적화하며, 위치·속도를 함께 맞추는 과정에서 복원된 플럭스에 작은 양의 편향이 생기는 것도 확인했다. 이 방법은 로먼(Roman)과 제임스웹 우주망원경(JWST) 같은 우주 관측 영상의 전경 태양계 소천체나, 지상 관측 영상의 전경 인공위성에 적용할 수 있다. 연구진은 JWST의 NIRISS 장비가 우연히 포착한 소행성 궤적에 이 기법을 적용해 JWST 파이프라인의 성능과 비교했으며, 파이썬 코드는 깃허브에 공개했다. 움직이는 천체의 궤적을 피팅하는 데 드는 총 계산 비용은 2023년형 맥북 프로에서 약 1초 수준이다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

Panoramic view of the Milky Way galaxy captured at night over Tôrres, Brazil.
천문·천체물리

JWST PANORAMIC 서베이, 초기 우주 거대 정지은하 수 밀도와 우주분산 최초 측정

JWST/NIRCam 병렬관측 서베이 PANORAMIC과 기존 아카이브 관측을 합쳐 0.28 deg²(약 1,000 arcmin²) 영역을 최소 6개 필터로 관측한 결과, 적색편이 z≳3에서 항성질량 10¹⁰ M⊙ 이상인 거대 정지은하(quiescent galaxy) 후보를 골드 표본 101개, 실버 표본 137개 확인했다. 공동 수 밀도는 z=3~4에서 각각 1.5×10⁻⁵, 3.1×10⁻⁵ Mpc⁻³였고 z~6까지 20배 이상 감소했는데, 널리 쓰이는 경험적 모형과 우주론적 시뮬레이션은 z≳4에서의 거대 정지은하 개수를 1 dex 이상 과소예측해 초기 별 형성·피드백·퀜칭 처리 방식이 충분한 조기 퀜칭 은하를 만들어내지 못함을 시사한다. 연구진은 34개의 독립 시선을 이용해 z>3 정지은하의 필드 간 분산을 처음으로 직접 측정했으며, σ_CV≈0.7±0.3이라는 높은 우주분산 값을 얻었다. 이는 개수밀도 대응 모의 카탈로그의 예측을 넘어서는 값으로, 초기 정지은하가 기존 은하 형성 모형의 예상보다 더 강하게 뭉쳐 있거나 편향된 영역에 자리한다는 뜻이다.

arXiv astro-ph.GA (은하)