인도 마하라슈트라 주 푸네 근처에 있는 거대 메트레파 전파 망원경(GMRT)의 접시. 출처: 국립전파천체물리센터

이제 지구보다 훨씬 먼 거리에서 은하계를 탐험할 수 있습니다.

별은 먼 은하에서 어떻게 형성됩니까? 천문학자들은 오랫동안 가까운 은하에서 방출되는 무선 신호를 감지하여 이 질문에 답하려고 노력해 왔습니다. 그러나 이러한 신호는 은하계가 지구에서 멀어질수록 약해지기 때문에 현재의 전파 망원경으로는 신호를 포착하기 어렵습니다.

이제 몬트리올과 인도의 연구원들은 천문학자들이 초기 우주의 신비를 더 깊이 파고들 수 있도록 21cm 선으로 알려진 특정 파장에서 가장 멀리 떨어진 은하로부터 무선 신호를 포착했습니다. 인도의 Giant Metrewave 전파 망원경의 도움으로 이렇게 먼 거리에서 이러한 유형의 전파 신호가 감지된 것은 이번이 처음입니다.

멀리 떨어진 은하에서 오는 신호의 탐지를 보여주는 그림. 크레딧: Sawada Pardesi

“은하는 다양한 유형의 무선 신호를 방출합니다. 지금까지는 가까운 은하에서만 이 특정 신호를 포착할 수 있었기 때문에 지구에 가장 가까운 은하에 대한 지식이 제한되었습니다.”라고 McGill University의 박사후 연구원인 Arnab Chakraborty는 말합니다. Matt Dobbs 교수의 감독하에.

그러나 중력 렌즈라고 하는 자연 현상의 도움으로 우리는 기록적인 거리에서 희미한 신호를 포착할 수 있습니다. 이것은 우리가 지구로부터 훨씬 더 먼 거리에서 은하의 형성을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.”

시간을 거슬러 초기 우주로 되돌아가다

처음으로 연구원들은 SDSSJ0826+5630으로 알려진 멀리 떨어져 있는 별 형성 은하로부터 신호를 감지하고 그 가스의 구성을 측정할 수 있었습니다. 연구원들은 이 특정 은하의 가스 함유량의 원자 질량이 우리가 볼 수 있는 별의 거의 두 배라는 점에 주목합니다.

은하계의 무선 신호 이미지. 크레딧: Chakraborty 및 Roy/NCRA-TIFR/GMRT

연구팀이 감지한 신호는 우주의 나이가 겨우 49억년에 불과했을 때 이 은하에서 방출돼 초기 우주의 신비를 엿볼 수 있었다. McGill University의 물리학과에서 우주론을 연구하는 Chakraborty는 “이것은 88억 년 전의 시간을 되돌아보는 것과 같습니다.”라고 말합니다.

먼 은하계에서 신호를 포착하십시오.

“중력 렌즈 효과는 멀리 떨어진 물체에서 오는 신호를 증폭하여 초기 우주를 들여다볼 수 있도록 도와줍니다. 이 특정한 경우에는 대상과 관찰자 사이에 또 ​​다른 거대한 물체, 또 다른 은하가 존재하여 신호가 구부러집니다. 이것은 효과적으로 신호를 30배 증폭시켜 망원경이 신호를 포착할 수 있도록 합니다.

연구진에 따르면 이러한 결과는 중력 렌즈 효과를 사용하여 유사한 상황에서 먼 은하를 관찰할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 또한 오늘날의 저주파 전파 망원경을 사용하여 별과 은하의 우주적 진화를 조사할 수 있는 흥미롭고 새로운 기회를 열어줍니다.

참조: Arnab Chakraborty와 Nirupam Roy가 2022년 12월 23일에 “z ~1.3에 있는 강렬한 렌즈 은하에서 감지된 21-cm HI 방출”, 여기에서 사용 가능합니다. 왕립천문학회 월간 공지.
DOI: 10.1093/mnras/stac3696

Giant Metrewave Radio Telescope는 NCRA-TIFR에서 제작하고 운영합니다. 이 연구는 McGill University와 Indian Institute of Science의 자금 지원을 받았습니다.