허블 익스트림 딥 필드(The Hubble Extreme Deep Field)

What did the first galaxies look like? To help answer this question, the Hubble Space Telescope has
just finished taking the eXtreme Deep Field (XDF), the deepest image of the universe ever taken in 
visible light. 
Pictured above, the XDF shows a sampling of some of the oldest galaxies ever seen, galaxies that
formed just after the dark ages, 13 billion years ago, when the universe was only a few percent of
its present age. 
The Hubble Space Telescope's ACS camera and the infrared channel of the WFPC3 camera took 
the image. Combining efforts spread over 10 years, the XDF is more sensitive, in some colors, than
the original Hubble Deep Field (HDF), the Hubble Ultra Deep Field (HUDF) completed in 2004, and
the HUDF Infrared completed in 2009. Astronomers the world over will likely study the XDF for years
to come to better understand how stars and galaxies formed in the early universe.
 
 
 
이전에 몇 차례 소개드린 대로 허블 우주 망원경은 빅뱅 직후 초기 우주의 은하를 관측하고 있습니다.
멀리 떨어진 은하, 다른 말로 적색편이(赤色偏移, redshift)가 큰 은하를 관측할수록 사실상 우주 초기

의 모습을 보는 것과 같습니다. 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra Deep Field  HUDP)는 이전에 존재했

던 관측 목표인 허블 딥 필드 (Hubble Deep Field  HDF) 보다 더 먼 과거를 관측했습니다.
 
우주에는 수많은 천체들이 존재합니다. 은하나 은하단 외에도 어둡게 보이는 먼지 구름이나 가스 성운
등 다양한 파장의 빛과 다른 전자기파를 가릴 수 있는 물체가 우주에는 널려 있습니다. 따라서 100억
광년 이상(빛이 이동한 거리 기준) 떨어진 천체를 관측하려면 이런 다른 은하나 혹은 가리는 물체가 없
어야 가능합니다.
물론 100% 아무것도 없는 진공은 가능하지 않습니다. 하지만 이런 방해물이 거의 없는 방향이 있게 마

련이고 이것은 일종의 과거를 보는 창과 같은 기능을 할 수 있습니다. 허블 우주망원경은 관측 초기부

터 허블 딥 필드 관측을 통해 과거의 우주의 모습을 밝혀왔는데 더 멀고 오래된 우주의 모습을 관측하

는 연구가 바로 허블 울트라 딥 필드라고 할 수 있습니다.
허블 딥 필드는 큰곰자리방향에 존재하는 좁은 영역으로 네 개의 파장 영역 - 300 nm (근자외선),
450 nm (청색), 606 nm (적색), 814 nm (근적외선) - 을 장시간 노출시켜 이미지를 얻습니다. 빅뱅 직후

10억 년정도 은하까지를 관측하는 허블 딥 필드는 우주 초기 은하의 모습을 관측하는 창이며 이를 통해

우리는 초기에 은하가 어떻게 형성되고 발전했는지를 알 수 있습니다. 과학자들은 이런 초기 은하들이

지금의 은하들보다 훨씬 불규칙하고 자주 합체를 일으켰으며 보다 활발한 항성 생성이 이루어졌다고

알고 있습니다.
 
2003 - 2004 년 사이 130억 년 이상 된 우주의 모습을 관측해 더 초기의 은하를 알아보려는 노력이 허블

울트라 딥 필드(HUDF)에서 시작되었습니다. 화로자리(fornax)에 있는 매우 좁은 영역이 허블 울트라 딥

필드로 불리고 있는데 3 분각(arcminute : 1 ˚ 를 60등분 한 것)정도 되는 범위의 하늘을 관측하는 것입

니다.
2002년 허블 우주 망원경의 수리미션(STS - 109)에서 장착된 ACS(Advanced Camera for Survey) 같은

새로운 관측 장비의 도움과 장시간의 노출을 통해 허블 우주망원경은 매우 희미한 은하까지 관측 이 가

능해졌습니다. 관측은 네 가지 파장 (435, 606, 775, 850 nm )을 매우 장시간 노출시켜 이미지를 얻는 방

식으로 이루어집니다. 희미한 은하를 관측하기 위해 필요한 조치라고 할수 있는데 지구 저궤도를 공전

하는 허블 우주망원경에서 이를 위해 매 공전시마다 조금씩 같은 위치를 관측해서 장시간 노출된 이미

지를 얻을 수 있었습니다.
허블 울트라 딥 필드 관측은 2003 년 이후 진행되었고 마지막 허블 우주망원경 업그레이드였던 2009년

미션에서 Wide Field Camera 3(WFC 3)을 탑재한 이후 이전의 관측 결과와 합쳐 더 세밀한 허블 울트라

딥 필드 영상을 얻게 되었습니다.
 
이 이미지를 얻기 위해 허블 우주망원경은 지구 주위를 공전하면서 특정 위치에서 한 지점에 계속 노출
되었는데 이는 천체 사진을 찍을 때 카메라를 장시간 노출시키는 것과도 유사합니다. 이렇게 10 년간
총 200만 초 동안 노출시켜 얻은 2,000 장의 이미지를 합성해서 XDF 가 만들어졌습니다. 여기에는 주로

두 개의 카메라 ACS 및 WFC3 가 사용되었습니다.
이를 통해 이전에 소개드린 가장 먼 거리에 있는 은하들의 존재가 밝혀졌는데 이 은하들은 빅뱅 직후 5
억 년이라는 아주 초기의 은하들이며 적색편이 ｚ ＞10 내외의 지금 기술로 관측 가능한 끝자락에 있는
은하들이라고 할 수 있습니다. 이 은하들은 허블 우주망원경이나 그 외의 다른 망원경으로도 작은 점으
로밖에 보이지 않습니다.
 
미래에 이들 은하들을 좀 더 자세히 보기 위해서는 결국 제임스 웹 우주망원경 및 차세대 지상 관측 망

원경들이 활약해야 할 것입니다. 다만 그 전에도 이미 천문학자들은 지난 10 년간의 허블 우주망원경들

을 모아 가장 우주 깊숙한 곳을 보는 작업을 완성했습니다.
허블 익스트림 딥 필드(Hubble eXtreme Deep Field  XDF)는 위의 허블 울트라 딥 필드와 겹치는 부분도

있으나 더 희미한 은하들까지 표시한 이미지입니다. 여기에는 5,500 개의 우주 초창기 은하들의 사진이

있습니다.
 
위의 사진은 현재 인류의 기술로 볼 수 있는 가장 먼 우주의 이미지이자 가장 오래된 모습이라고 할 수
있습니다. 여기에 찍힌 희미한 은하들에서 출발한 빛은 130억 년에 가까운 시간에 걸쳐 지구에 도달했
으며 이 빛을 보낸 은하는 지금 지구에서 수백억 광년 넘게 떨어져 있습니다. 그렇게 생각하면 사진 한
장이지만 꽤 의미심장한 내용이 담겨 있다고 하겠습니다.
 
 
[출처] 우주 이야기 113 - 허블 울트라 딥 필드와 익스트림 딥 필드 |작성자 고든

 

 

Hubble's UItra Deep Field in 3D is an amazing journey through space and time

허블 울트라 딥 필드 3차원 영상을 통해 본 시공간의 놀라운 모습