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'바리온 순환 감소'가 원인으로 지목
중국과학원 산하기관인 중국국가천문대가 이끈 유럽,배트맨토토 배당률보기북미,아시아 등 국제공동연구팀은 별 출생률 하락의 원인을 1일 국제학술지 '네이처 천문학'에 발표했다.
새로운 별을 만들기 위해선 차가운 가스가 필요하다.새로운 별이 계속해서 탄생하면 우주 전체에 퍼진 차가운 가스의 양은 줄기 마련이다.자연스럽게 우주에서 새로운 별이 나오기 어려워진 이유가 차가운 가스가 소모됐기 때문이라는 추측이 나온다.
그러나 실제 관측 결과는 달랐다.연구팀은 중국의 구형 전파망원경 'FAST'를 동원해 45년 동안 우주의 중성 원자 수소가 얼마나 줄었는지 정밀 측정했다.중성 원자 수소는 양성자 1개와 전자 1개로 이뤄진 가장 단순한 원소다.별을 만드는 기본 재료로 꼽힌다.
중성 원자 수소는 흔히 파장이 21cm인 신호가 아주 약한 전파를 통해 검출된다.먼 우주에서 온 중성 원자 수소의 신호는 우주 배경 잡음에 묻혀 검출하기 어렵다.
연구팀은 FAST의 측정 결과와 초대형 국제 공동 관측 프로젝트 DESI(암흑에너지 분광장비)의 관측 결과를 합쳤다.FAST는 멀리서 온 전파를 아주 높은 감도로 잡아낸다.DESI는 넓은 영역의 광학 분광 정보를 조사한다.
두 관측 결과를 합쳐 전체 우주의 약 3분의 1에 걸친 영역에 분포한 은하 250만 개에서 오는 중성 원자 수소 신호를 잡아냈다.이번 연구에서 확보한 중성 원자 수소 신호는 전례 없는 통계적 정밀도와 표본 규모를 자랑한다.
중성 원자 수소 신호를 분석한 결과,45억 년 전 우주의 별 출생률은 현재보다 약 2.5배 높았다.중성 원자 수소의 밀도는 현재의 약 1.4배에 불과했다.별 출생률의 감소세가 중성 원자 수소 밀도의 감소세보다 더 가팔랐던 것이다.
연구팀은 질문을 "우주의 중성 원자 수소 밀도가 감소하고 있는가"에서 "중성 원자 수소가 충분한데도 별이 탄생하지 못하는 이유가 무엇인가"로 바꿨다.
지구에서 물이 순환하듯,우주에선 바리온(중입자)이 순환한다.바리온이란 양성자와 중성자 등 물질을 이루는 무거운 입자다.우주에 분포하던 바리온이 은하 내부로 흘러 들어가 분자 구름을 이루고 새로운 별로 태어나는 흐름을 '바리온 순환'이라고 부른다.
연구팀은 이 바리온 순환 자체가 변화했다는 가능성을 제시했다.우주에서 은하로 향하는 중성 원자 수소의 양이 감소하고,은하 내 중성 원자 수소의 밀도가 낮아지며 별의 출생률이 떨어졌다는 설명이다.
이번 연구는 우주의 거대한 별 생성 엔진들이 왜 점차 가동을 멈추고 있는지를 이해하는 데 중요한 새로운 단서를 제공한다.
연구팀은 FAST와 DESI를 이용한 이번 공동 관측은 후기 우주의 가스 순환,별 생성의 감소,그리고 더 광범위한 은하의 진화를 규명하기 위한 완전히 새로운 관측 기준을 확립했다고 전했다.
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