갤럭시 클러스터 MACS J1149.6+2223

과학적 중요성

'초신성 Refsdal'이라는 별명이 붙은 MACS J1149.6+2223에 있는 중력 렌즈를 이용한 초신성은 관측 우주론의 획기적인 성과를 나타냅니다. 성단의 중력장을 통과하는 경로 길이의 차이로 인해 발생하는 여러 이미지 간의 시간 지연은 우주가 팽창하는 속도인 허블 상수를 측정하는 독립적인 방법을 제공합니다. 이 측정은 다른 방법과 완전히 다른 물리학을 사용하여 서로 다른 우주 측정 간의 긴장을 해결하는 데 도움이 되기 때문에 특히 가치가 있습니다. 다섯 번째 초신성 이미지의 출현 날짜와 위치에 대한 성공적인 예측은 일반상대성이론과 중력렌즈 이론이 확증되는 놀라운 사례였습니다. MACS J1149는 또한 강력한 우주 망원경 역할을 하여 먼 배경 은하를 확대하고 우주 나이가 현재 나이의 1/3 미만이었을 때 별 형성과 은하 구조에 대한 자세한 연구를 가능하게 합니다. 성단 자체는 우주에서 가장 큰 중력 결합 구조의 형성에 대한 통찰력을 제공합니다.

관찰 세부 사항

허블은 가시광선 및 근적외선 필터에서 WFC3(Wide Field Camera 3) 및 ACS(Advanced Camera for Surveys)를 사용하여 수년에 걸쳐 MACS J1149.6+2223을 반복적으로 관찰했습니다. 이번 관측에서는 다섯 개의 초신성 이미지가 모두 밝아지고 어두워지는 모습과 진화를 추적했습니다. 시계열 측광법은 각 이미지의 광 곡선을 측정했으며 분광법은 초신성 유형과 적색편이를 확인했습니다. 렌즈가 있는 은하와 성단 구성원의 복잡한 배경에서 다중 이미지 초신성을 분리하려면 높은 각해상도와 다중 시대 모니터링의 조합이 필수적이었습니다. 성단의 중력 렌즈 모델은 초신성 관측을 제약 조건으로 사용하여 지속적으로 개선되었습니다.

우주 속 위치

재미있는 사실

• 1

  4개의 초신성 이미지는 수년에 걸쳐 서로 다른 시기에 나타났습니다. 왜냐하면 빛은 렌즈를 끼고 있는 은하 주변의 서로 다른 경로 길이를 따르기 때문입니다. 가장 긴 경로는 가장 짧은 경로보다 대략 5년 정도 더 걸렸습니다.

• 2

  이 '초신성 레프스달'은 1964년 중력 렌즈를 이용한 초신성이 우주의 팽창 속도를 측정하는 데 사용될 수 있다고 예측한 노르웨이 천문학자 슈르 레프스달의 이름을 따서 명명되었습니다.

• 3

  천문학자들은 초신성의 다섯 번째 이미지가 언제 어디서 나타날지 예측했으며, 이는 최초 발견 후 약 1년 후에 계산된 것과 정확히 일치했습니다. 이는 일반 상대성 이론에 대한 성공적인 테스트였습니다.