학생들은 은하수로 떠다니는 우주의 새벽부터 별을 발견했습니다

이 발견은 대학원 조교인 Hillary Andales 및 Pierre Thibodeaux와 함께 SDSS-V의 프로젝트 과학자인 Alex Ji 교수가 가르치는 대학의 “천체물리학 현장 과정”에 등록한 10명의 학생에 의해 이루어졌습니다.

빅데이터가 어떻게 중요한 발견으로 이어졌는가

SDSS는 75개 이상의 과학 기관이 참여하는 글로벌 협력체로 25년 동안 운영되어 왔습니다. 그 임무는 연구원과 학생 모두가 이를 탐색할 수 있도록 대규모 천문학 데이터 세트를 공개적으로 제공하는 것입니다. 현재 단계에서 이 프로젝트는 로봇 기기를 사용하여 하늘에 있는 수백만 개의 물체로부터 스펙트럼을 수집하여 과학자들이 시간이 지남에 따라 별, 블랙홀 및 은하가 어떻게 진화하는지 연구하는 데 도움을 줍니다.

Ji의 수업에서 학생들은 SDSS 데이터를 직접 사용하여 작업했습니다. 몇 주에 걸쳐 그들은 최신 설문 조사 결과에서 수천 개의 별을 조사하여 특이한 후보를 찾았습니다. 이러한 노력을 통해 그들은 계획된 관측 여행 동안 더 자세히 연구할 별 77개를 선택했습니다.

모든 것을 변화시킨 봄방학 여행

그룹은 봄 방학 동안 칠레에 있는 Carnegie Science의 Las Campanas 천문대를 방문하여 Magellan 망원경의 Magellan Inamori Kyocera Echelle(MIKE) 장비를 사용했습니다. 그들의 첫 번째 관측 세션은 2025년 3월 21일에 열렸습니다. 그날 밤 그들이 조사한 두 번째 별인 SDSSJ0715-7334는 빠르게 눈에 띄었습니다.

“우리는 첫날 밤에 그것을 발견했고, 그 때문에 코스에 대한 우리의 계획이 완전히 바뀌었습니다”라고 Ji는 말했습니다.

당초 계획은 각 표적을 10분 정도 관찰하는 것이었다. 이 별이 얼마나 특이한지 깨닫고 나서 학생들은 다음날 밤에 그것을 연구하는 데 3시간을 보냈습니다.

이번 발견에 참여한 학생 중 한 명인 나탈리 오란티아(Natalie Orrantia)는 “나는 카메라가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 밤새도록 카메라를 바라보고 있었다”고 말했습니다.

다른 은하계에서 온 “고대 이민자” 별

그 별은 거의 전적으로 수소와 헬륨으로 이루어진 매우 순수한 것으로 밝혀졌습니다. 이 화학적 구성은 이 별이 우주 역사 초기에 형성되었음을 나타내며, 이는 지금까지 관측된 가장 오래된 별 중 하나입니다.

추가 분석을 통해 이 별은 은하수에서 탄생한 것이 아니라는 사실이 밝혀졌습니다. 대신, 그것은 우리 은하의 가장 큰 동반은하인 대마젤란은하에서 형성되었고, 나중에 수십억 년 전에 우리 은하계로 이주했습니다. 출신지와 나이로 인해 지씨는 이를 ‘고대 이민자’로 묘사했다.

“이 고대 이민자는 우리에게 초기 우주의 조건에 대한 전례 없는 시각을 제공합니다.”라고 Ji가 말했습니다. “SDSS와 같은 빅 데이터 프로젝트를 통해 학생들은 이러한 중요한 발견에 직접 참여할 수 있습니다.”

기록적으로 낮은 금속성으로 초기 우주 기원 밝혀

천문학자들은 수소와 헬륨보다 무거운 원소를 설명하기 위해 “금속”이라는 용어를 사용합니다. 별의 “금속성”은 별에 얼마나 많은 무거운 원소가 포함되어 있는지를 나타냅니다. SDSSJ0715-7334는 태양에서 발견되는 금속의 0.005%만을 함유하고 있어 지금까지 관측된 별 중 가장 금속이 부족한 별이 되었습니다. 이는 이전 기록 보유자보다 금속이 부족한 별의 두 배 이상입니다.

연구팀의 또 다른 학생인 하도(Ha Do)는 “우리는 별의 다양한 원소를 분석했는데, 그 모든 원소의 존재비는 매우 낮았다”고 말했습니다.

낮은 금속성은 수명을 나타내는 주요 지표입니다. 초신성 폭발로 인해 수소와 헬륨보다 무거운 원소가 생성됩니다. 이러한 원소가 거의 없는 별은 대부분의 초신성이 발생하기 전에 형성되었음에 틀림없으며, 이는 이 별이 우주에서 가장 초기 세대의 별에 속할 가능성이 있음을 의미합니다.

은하계를 가로지르는 별의 여행 추적하기

별의 역사를 더 잘 이해하기 위해 팀은 관찰 내용을 유럽 우주국의 Gaia 임무 데이터와 결합했습니다. 이를 통해 그들은 거리와 은하수를 통한 움직임을 모두 계산할 수 있었습니다.

수십억 년에 걸쳐 그 경로를 추적함으로써 그들은 별이 대마젤란 구름에서 유래한 후 결국 은하수로 끌려간다는 것을 알아냈습니다.

희귀한 화학적 특징과 예상치 못한 단서

추가 분석을 통해 또 다른 놀라운 특징이 드러났습니다. 지 선생님은 수업을 그룹으로 나누어 스타의 다양한 면모를 연구했습니다. Orrantia와 Do는 팀을 이끌고 탄소 함량을 조사했는데, 탄소 함량이 너무 낮아 감지할 수 없는 것으로 나타났습니다.

“별은 탄소가 너무 적어 우주 먼지가 일찍 뿌려져 별이 만들어졌음을 암시합니다”라고 Ji 씨는 말했습니다. “이 형성 경로는 이전에 한 번만 보였습니다.”

미래의 경력을 형성하는 발견

학업 초기에 이러한 중요한 발견에 참여하는 것은 학생들의 미래 계획에 영향을 미쳤습니다. Orrantia와 Do는 이제 천문학 분야 대학원 공부를 계속할 계획입니다.

Do는 “이런 일에 실제로 기여할 수 있다는 것은 매우 흥미로운 일입니다.”라고 말했습니다.

“이 학생들은 가장 깨끗한 별 그 이상을 발견했습니다.” SDSS-V의 이사인 Juna Kollmeier는 말했습니다. “그들은 물리학에 대한 양도할 수 없는 권리를 발견했습니다. SDSS 및 Gaia와 같은 조사는 지구상의 모든 연령대의 학생들에게 이를 가능하게 하며 이 예는 여전히 발견할 여지가 많다는 것을 보여줍니다.”