WORLD NEWS
별 탄생은 45억년 전의 40% 수준인데 원자수소는 74%…단순 연료 고갈이 아니었다
FAST 전파망원경과 DESI 관측을 결합한 연구에서 지난 45억년 동안 우주의 별 생성률은 약 2.46분의 1로 줄었지만 중성 원자수소 밀도는 원자료 기준 약 1.35분의 1만 감소한 것으로 측정됐습니다. 별이 덜 만들어지는 현상을 단순한 원자수소 연료 고갈만으로 설명하기 어렵다는 뜻입니다.
개별 은하의 가스가 얼마나 남았는지를 직접 모두 촬영한 결과는 아닙니다. 약 250만개 은하의 매우 약한 21cm 신호를 통계적으로 겹쳐 평균을 측정했고, 체계적 오차 보정 방식에 따라 수소 감소 폭은 더 작아질 수 있습니다.
무엇을 어떻게 측정했나
연구진은 FAST가 잡은 중성 원자수소의 21cm 전파 스펙트럼과 DESI의 광학 분광 자료를 결합했습니다. 하늘 약 1만2천 제곱도의 은하 약 250만개를 사용해 너무 희미해 개별 검출하기 어려운 신호를 겹쳐 우주 평균 수소 밀도를 추정했습니다. 범위는 적색편이 0에서 0.41, 즉 최근 약 45억년입니다.
두 감소율의 차이는 얼마나 큰가
45억년 전 별 생성률 밀도는 현재의 약 2.46배였습니다. 같은 시기의 중성 원자수소 밀도는 원자료에서 현재의 1.35±0.10배였고, 보수적인 체계적 오차 보정 뒤에는 1.12±0.10배로 추정됐습니다. 별 생성이 줄어든 폭이 원자수소 감소보다 훨씬 큽니다.
왜 원자수소가 바로 별의 연료는 아닌가
별은 차갑고 조밀한 분자수소 구름에서 주로 태어납니다. 중성 원자수소는 중요한 저장고지만 먼저 분자수소로 바뀌고 구름이 충분히 식고 뭉쳐야 합니다. 따라서 원자수소 총량이 크게 줄지 않았어도 분자수소 전환이나 별 생성 효율이 떨어지면 별 탄생은 감소할 수 있습니다.
무엇이 아직 불확실한가
신호를 겹치는 방법은 매우 많은 은하의 평균을 정밀하게 만들지만 개별 은하의 다양성을 숨길 수 있습니다. 표본 선택, 빔 안의 이웃 은하 신호, 수소 질량 보정 같은 체계적 오차도 남습니다. 연구진은 여러 보정을 적용했지만 감소량의 정확한 크기는 후속 관측으로 좁혀야 합니다.
다음에는 무엇을 확인하나
분자수소와 원자수소를 같은 은하 집단에서 함께 측정하고, 은하 질량·환경·형태에 따른 차이를 비교해야 합니다. 더 먼 과거까지 직접 21cm 신호를 측정하는 관측도 필요합니다. 이번 결과는 별 생성 감소의 원인을 하나로 확정하기보다 단순 연료 고갈 설명을 배제하는 새 기준입니다.