대규모 수소 관측, 별 생성 둔화의 새로운 단서 제시

천문학자들이 지난 45억 년 동안 중성 원자 수소가 어떻게 변화했는지 더욱 정밀하게 측정했다. 그 결과, 은하의 중요한 가스 저장고인 중성 원자 수소는 별 생성 자체보다 훨씬 완만하게 감소한 것으로 나타났다.

국제 연구팀은 FAST로 알려진 구경 500m 구면 전파망원경의 관측 자료와 암흑에너지 분광 관측 장비의 은하 데이터를 결합했다. 분석 대상은 하늘의 약 3분의 1에 걸쳐 있는 약 250만 개 은하였다. 각 은하의 파장 21cm 수소 신호는 개별적으로 검출하기에 너무 희미했기 때문에, 연구진은 거리와 관련된 지표인 적색편이에 따라 신호를 정렬하고 중첩해 잡음 속에서 평균 신호를 추출했다.

연구 결과, 45억 년 전 우주의 별 생성률은 현재의 약 2.5배였지만 중성 수소 밀도는 약 1.4배에 불과했다. 이러한 차이는 별 생성이 줄어든 주된 이유가 중성 수소의 빠른 고갈이라는 단순한 설명에 의문을 제기한다.

대신 이번 연구는 가스가 전환되는 과정이 둔화했을 가능성을 제시한다. 별은 중성 원자 수소에서 직접 형성되는 것이 아니라 밀도가 높은 분자 구름에서 생성된다. 대규모 가스 공급이 줄고 가스 밀도가 낮아지면서 중성 수소가 분자 수소로 전환되는 효율이 떨어졌을 수 있다. Nature Astronomy에 발표된 이번 연구 결과는 은하가 어떻게 성숙하고 우주가 왜 점차 더 적은 별을 생성하는지 연구하는 데 새로운 관측 기준점을 제공한다.