허블 울트라 딥 필드
1. 개요
Hubble Ultra Deep Field, HUDF
허블 우주 망원경이 촬영한 가장 유명한 사진 중 하나.
허블 우주 망원경이 2003년 9월 24일부터 2004년 1월 16일까지 800회에 걸쳐 노출시간 통산 약 1백만 초를 들여 촬영한 4색 사진이다. 이후 2009년에 3가지 색을 더 촬영함으로써 자외선에서부터 근적외선에 이르기까지 7색으로 이루어진 이미지가 완성되었다. 에리다누스자리와 화로자리 사이 밝은 별이 거의 없는 공간을 선택하여 촬영되었으며, 사진의 총 면적이 보름달넓이의 1/10밖에 되지 않는 매우 좁은 영역이다. 구글 스카이로 체감해보자. #
2. 상세
말 그대로 인류 최고의 망원경을 가지고 전례 없는 가장 긴 노출시간을 소비하여 천구의 가장 어두운 곳을 관측함으로써 인류가 볼 수 있는 가장 먼 우주[1]를 보려 한 셈이다.
허블 울트라 딥 필드는 허블 딥 필드의 후속 관측으로서 계획되었다. 1995년에 촬영된 허블 딥 필드는 우리 은하 내 별이 거의 존재하지 않는 큰곰자리의 작은 영역을 장기간 관측하는 프로젝트였다. 즉, 무턱대고 '''아무것도 안 보이는 공간'''을 한번 오랫동안 찍어보자는 아이디어였고 당시만 해도 이렇게 많은 수의 은하가 찍히리라고는 상상도 못 하고 있었다.
게다가 저 아이디어를 낸 과학자는 처음엔 정말 미친놈 소리를 들었다. 비싼 허블 망원경 관측 시간 축내지 말고 차라리 다른 대상이나 관측하라는 의견이 있었을 정도다. 하지만 이 계획을 밀어붙인 결과 그 아무것도 없는 공간에 은하 약 3000개가 존재한다고 밝혀지자 반대했던 사람들은 멘붕했다. 이후로는 허블을 통해 여러 심우주 영역 촬영에 적극적으로 나섰다.
허블 딥 필드에서 가장 오래된 은하는 약 120억 년 전의 것이었는데, 우주의 탄생이 이루어진 137억 년과는 차이가 있었다. 하지만 당시 허블 망원경은 적외선 대역의 감지기가 미비하여 이보다 먼 거리의 천체를 관측하는 데에는 한계가 있었다. 약 8년 후, 여러 업그레이드를 거친 허블 망원경은 새로 선정된 화로자리 부근의 영역 관측에 착수했다.
그렇게 찍힌 사진에는 1만 개가 넘는 은하들이 관측되었고, 허블 우주 망원경은 역사상 가장 많은 숫자의 은하를 단일 사진에 담은 망원경이 되었다.여기서 발견된 은하들은 우주 초기 은하들의 형성을 연구하는 데 중요한 연구 자료가 되었다. 측정된 크기는 우리 은하보다 훨씬 작았고, 대부분이 현재의 우주에서는 보기 힘든 기형적인 구조를 가지고 있었다. 이는 머나먼 거리만큼 도달한 빛 역시 오래 전 것으로, 이를 고려하면 우주 탄생 초기엔 각 은하들 간 거리도 가까운 만큼 병합도 자주 이루어져 폭발적인 별 탄생이 이루어졌다는 것을 의미하여, 이러한 병합을 수차례 반복해 현재의 모습이 되었다는 '계층적 합병 시나리오'를 강력하게 지지하는 증거가 되었다.
현재까지 발견된 가장 먼 은하도 이 사진을 찍은 영역에서 발견되었다. UDFj-39546284라는 은하인데, 적색편이는 11.9로 우주의 나이로 환산하면 3.7억 년에 해당한다. 실시등급은 29등급으로 밝기가 인간이 볼 수 있는 가장 어두운 별의 15억분의 1밖에 안 된다. 비유하자면 약 13,000 km 거리에 있는 반딧불이를 포착한 것과 비슷하다.
중요한 점은 허블 울트라 딥 필드를 제외하더라도 천구상의 어느 지점을 확대해 보더라도 이렇게 많은 은하들을 발견할 수 있다는 점이다. 허블 울트라 딥 필드가 커버하는 면적은 2.4 x 2.4각분으로 천구 전체의 2500만 분의 1밖에 되지 않는 매우 좁은 영역이다. 이 사진에서만 은하가 최소 1만 개 발견되었다는 사실을 통해 관측 가능한 우주에 존재하는 최소한의 은하 갯수를 2500만 x 1만 = 약 2500억 개 이상으로 추산할 수 있다. 은하 하나 안에 있는 별의 숫자만큼 많은 은하가 우주에 펼쳐져 있었던 것이다.
향후 제임스 웹 우주 망원경이 발사된다면 울트라 딥 필드를 뛰어넘는 관측을 하리란 전망이 많다. 제임스 웹은 허블 망원경보다 성능이 월등하고 심우주 관측에 최적화된 망원경이기 때문에 정말로 '최초에 가까운 은하'를 더 높은 해상도로 포착해낼 수 있을지도 모른다.
3. HXDF
HXDF(Hubble eXtreme Deep Field)
HXDF는 2012년 9월 25일 나사에서 공개한 HUDF의 새로운 버전으로, 무려 132억 년 전 은하를 포착하였다. 이것은 빅뱅 이후 겨우 4억 5천만 년 후 은하가 생성되었을 가능성을 시사한다.
HXDF는 HUDF가 촬영한 지역의 약 80%를 커버한다. 은하는 대략 5500개 정도 된다고 한다.