셰청(謝誠)
【정견뉴스】
스페이스닷컴(Space.com)의 2009년 11월 6일 보도에 따르면, 최근 과학 기술의 발전에 힘입어 천문학자들은 이른바 ‘재결합 단계’를 더 많이 관찰할 수 있게 되었으며, 시간상으로 더 초기 단계를 관찰할 수 있게 되었다. 최신 관측 중 하나는 우주에서 가장 일찍 형성된 22개의 은하를 발견했으며, 이는 빅뱅 후 7억 8,700만 년에 형성된 것이다.
현대 천문학은 우주 빅뱅(137억 년 전) 이후 최초 수십만 년 동안 우주가 뜨겁고 흐릿하며 혼란스러웠고, 빛이 방출되지 않았다고 여긴다. 초기 시대에는 잔류 광선이 없었기 때문에 과학자들은 어떠한 흔적도 관찰할 수 없었다. 우주 빅뱅 후 약 40만 년이 지나자 우주의 온도가 낮아졌고, 전자와 양성자가 결합하여 중성 수소 원자를 형성하면서 흐릿한 상태가 맑아졌다. 우주 빅뱅 10억 년 전의 어느 시점에 중성 수소는 최초 은하 속의 항성들을 형성하기 시작했다. 그것들은 에너지를 복사하고 수소를 전리 상태로 변화시켰다. 이것이 바로 천문학자들이 말하는 ‘재결합 단계’다.
천문학자들은 이 시기가 우주 탄생 약 10억 년 정도에 끝났다고 생각하지만, 최초의 항성과 은하가 우주를 밝히기 시작한 정확한 시간은 모른다. 또한 재결합 단계가 점진적이었는지 아니면 순간적으로 완료되었는지도 모른다.
이 질문에 답하는 것을 돕기 위해, 카네기 천문대의 마사미 오우치(Masami Ouchi)가 이끄는 천문학자 팀은 초기 원거리 은하를 찾는 기술을 응용했다.
“우리는 ‘실종된’ 은하를 찾습니다.” 오우치는 말했다. “우리는 순차적으로 더 긴 파장의 필터를 사용하여 어떤 은하가 이미지에서 사라지거나 ‘실종’되는지 관찰합니다.” 특정 빛의 파장에서 나타나는 실종된 은하는 천문학자들에게 그 거리와 나이를 알려줄 수 있다.
오우치와 그의 동료들은 이전보다 100배 넓은 천구를 연구하여 대량의 은하 표본을 얻었다.
“또한, 우리는 은하의 나이를 확정할 수 있습니다.” 오우치는 말했다. “이 모든 은하가 동일한 ‘실종’ 기술을 통해 발견될 수 있기 때문에, 그것들은 아마도 같은 나이일 것입니다.”
그들 팀은 직경 8.3미터인 하와이 스바루 망원경의 광시야 카메라를 사용하여 2006년부터 2009년까지의 천체 상황을 관찰했다. 그들은 자신들의 관찰 결과와 은하 밀도 및 밝기에 기초하여 항성 형성 속도를 추론한 다른 연구들을 비교했으며, 자신들의 결과가 우주 빅뱅 후 8억 년에서 10억 년으로 현저히 앞당겨졌음을 발견했다.
이에 상응하여, 그들은 우주 초기의 전리율이 매우 느렸을 것이라고 계산했는데, 이는 항성 형성 속도가 낮았기 때문이다.
오우치는 말했다. “전리율이 이토록 낮은 것에 대해 저희는 정말 매우 놀랐습니다. 이는 NASA의 윌킨슨 마이크로파 배경 복사 이방성 탐사선(WMAP) 관측을 통해 도출된 결론과 모순됩니다. 그 결과는 수소 원자 재전리 단계가 우주 빅뱅 후 600만 년보다 늦지 않다고 단정했습니다.”
“우리는 이 어려운 문제가 초기 은하에 더 효율적인 전리 광자 생성률이 있었다는 것으로 설명할 수 있다고 생각합니다.” 그는 이어 말했다. “대량의 항성 형성은 아마도 현재의 항성들보다 훨씬 더 활력이 넘쳤을 것입니다. 소량의 대형 항성이 다수의 소형 항성보다 더 많은 전리 광자를 생성합니다.”
오우치의 발견은 《천체물리학(Astrophysics)》 2009년 12월호에 게재될 예정이다.
참고자료: http://www.space.com/scienceastronomy/091106-earliest-galaxies-universe.html
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/62643