(Within the gas in the (blue) filaments connecting the (orange) galaxies lurk rare pockets of pristine gas -- vestiges of the Big Bang that have somehow been orphaned from the explosive, polluting deaths of stars, seen here as circular shock waves around some orange points. Credit: TNG COLLABORATION)
과학자들이 은하와 별로 진화하지 못한 우주 초기의 거대 가스 구름을 찾아냈습니다. 빅뱅 직후 초기 우주에는 뜨거운 가스 외에는 다른 천체가 없었습니다. 가스가 중력에 의해 뭉치면서 생성된 초창기 거대 질량 별은 빠른 속도로 초신성 폭발을 일으키면서 사라졌습니다. 비록 이론적인 존재이긴 하지만 과학자들은 이들이 남긴 무거운 원소를 통해 우주의 진화를 알아낼 수 있습니다.
그런데 별을 생성한 가스 구름이 있었다면 밀도가 낮아 별을 생성하지 못한 가스 구름 역시 있었을 것이라는 추정이 가능합니다.최근 천문학자들은 그 증거를 하나씩 발견하고 있습니다. 스윈번 대학의 프레드 로버트 (Fred Robert)와 마이클 머피 교수 (Professor Michael Murphy at Swinburne University of Technology)는 하와이에 있는 켁 망원경을 이용해 이런 고대 우주의 유물을 발견했습니다.
켁 망원경의 Echellette Spectrograph, Imager (ESI) and the High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) 장치를 이용해 z=4.4 정도 거리에서 찾아낸 이 가스는 무거운 원소의 함량이 태양의 1만분의 1에 불과합니다. 연구팀은 이 가스 구름이 빅뱅 후 15억년 이후로 변한 것 없이 유지된 것으로 보고 있습니다. 물론 별이 생성되지 않았기 때문입니다.
과학자들이 처음 이런 가스 구름을 찾아 낸 것은 2011년 이었습니다. 당연히 과학자들은 이런 고대 유물이 우주 곳곳에 남아 있을 것으로 보고 연구를 진행했지만, 생각보다 찾기 어려웠습니다. (참고로 개념도에서 보듯이 가스 밀도가 높은 지역에서는 은하가 발생하고 그 외 지역에서는 은하가 발생하지 않은 고대 가스가 거대 필라멘트 형태로 붙어 있음) 이번에 발견된 고대 가스 구름은 세 번째 발견입니다.
아마도 가장 궁금한 부분은 왜 어떤 가스는 별과 은하, 은하단으로 진화하고 나머지는 그대로 남았는지 입니다. 어떤 비밀이 숨어 있을지 궁금합니다.
참고
"Exploring the origins of a new, apparently metal-free gas cloud at z = 4.4," arxiv.org/abs/1812.05098
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