(An artist's rendition of the very first stars to appear in the Universe, about 180 million years after the Big Bang(Credit: N.R.Fuller, National Science Foundation))
(Astronomers from MIT and ASU have detected faint radio signals coming from the Cosmic Dawn – the time when the first stars began to flicker on(Credit: CSIRO Australia))
(A timeline of the history of the Universe, with the first stars arising about 180 million years after the Big Bang(Credit: N.R.Fuller, National Science Foundation))
과학자들이 빅뱅 후 1억8000만년 정도에 별이 생성되었다는 증거를 발견했습니다. 물론 별 자체를 관측하는 일은 불가능하고 오랜 연구 끝에 그 간접적 증거를 찾아낸 것입니다. MIT와 애리조나 주립대학의 연구팀은 우주 초기 생성된 별의 증거를 찾기 위해 매우 새로운 접근 방식을 시도했습니다. 이들은 별 자체를 관측하는 대신 별이 생성되면서 생긴 수소의 흡수 파장을 조사했습니다.
초기 우주에는 차가운 수소 가스가 점차 뭉쳐서 미래의 은하와 별이 될 준비를 하고 있었습니다. 이런 차가운 가스 속에서 별이 탄생하면 여기서 나온 자외선이 주변 수소 가스의 온도를 높이면서 전파를 내놓게 되는 데 이를 관측하는 것입니다. 이 파장은 1.4GHz 영역이지만 도플러 효과에 의해서 지구에 도착할 때는 100MHz로 길어지게 됩니다.
문제는 이 전파의 세기가 너무 약해 관측이 어렵다는 것입니다. 사실 관측이 불가능할 것이라는 주장도 있었습니다. 연구팀은 여기에 굴하지 않고 호주의 사막 한 가운데 Experiment to Detect Global Epoch-of-Reionization Signature (EDGES)라는 관측 장비를 설치했습니다. 사실 기기 자체는 크지 않은데, 별 하나를 관측하는 것이 아니라 당시 우주에서 동시다발적으로 생성된 별의 증거를 찾는 것이기 때문에 크기보다는 정밀도의 문제라고 할 수 있습니다.
(동영상)
100-200MHz 대역폭 관측은 아무것도 얻어낼 수 없었으나 50-100MHz 관측에서는 결정적인 정보가 얻어졌습니다. 78MHz 영역에서 신호를 잡는데 성공한 것입니다. 흥미로운 사실은 신호의 크기를 해석한 결과 당시 초기 우주의 온도가 생각보다 더 낮은 -270° C라는 점입니다.
이 연구 결과는 앞으로 추가 연구를 통해서 검증을 거쳐야 할 것입니다. 하지만 아마도 우주의 매우 초기 부터 별이 생성되었을 것이라는 가정은 충분히 가능합니다. 앞으로 후속 연구를 거쳐 우주를 밝힌 최초의 별빛이 언제 생성되었는지에 대한 정보가 얻어질 것으로 기대합니다.
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