우주에서 가장 초기 은하의 특징 - 빅뱅 이후 불과 2억년 후

[아름이]

우주에서 가장 초기 은하의 특징 - 빅뱅 이후 불과 2억년 후
날짜:
2022년 12월 5일
원천:
텔아비브 대학교
요약:
국제 천체물리학자 팀이 빅뱅 이후 불과 2억 년 후에 형성된 우주 최초의 은하를 통계적으로 특성화하는 데 성공했습니다.

Tel Aviv University의 Sackler School of Physics and Astronomy의 Rennan Barkana 교수를 포함한 국제 천체물리학자 팀은 빅뱅 이후 불과 2억 년 후에 형성된 우주 최초의 은하를 처음으로 통계적으로 특성화했습니다. . 획기적인 결과에 따르면 초기 은하들은 상대적으로 작고 어두웠다. 그것들은 현재의 은하보다 더 희미했으며 가스의 5% 이하만 별로 처리했을 가능성이 높습니다. 게다가 최초의 은하는 현대 은하보다 훨씬 높은 세기의 전파를 방출하지 않았다.

SARAS 관측팀과 함께 수행된 이 새로운 연구는 Barkana 교수의 박사 과정 학생이었던 영국 케임브리지 대학의 Dr. Anastasia Fialkov 연구 그룹이 주도했습니다. 이 혁신적인 연구 결과는 Nature Astronomy 저널에 게재되었습니다 .

"이것은 매우 새로운 분야이자 최초의 연구입니다."라고 Barkana 교수는 설명합니다. "우리는 빅뱅 이후 약 2억년 후인 '우주 새벽'으로 알려진 우주 최초의 별의 시대를 이해하려고 노력하고 있습니다. 예를 들어 제임스 웹 우주 망원경은 이러한 별을 실제로 볼 수 없습니다. 다소 늦은 기간의 특히 밝은 은하 몇 개만 감지할 수 있습니다. 우리의 목표는 첫 번째 별의 전체 인구를 조사하는 것입니다."

표준 그림에 따르면 별이 핵 내부에서 더 무거운 원소를 융합하기 전에 우리 우주는 빅뱅에서 나온 수소 원자의 구름에 불과했습니다(일부 헬륨과 많은 암흑 물질 제외). 오늘날 우주도 수소로 가득 차 있지만 현대 우주에서는 별에서 나오는 방사선으로 인해 대부분 이온화됩니다.

Barkana 교수는 "수소 원자는 자연적으로 21cm의 파장에서 빛을 방출하며 이는 전파 스펙트럼에 속합니다."라고 말합니다. "항성 복사는 수소 원자가 방출하는 빛에 영향을 미치기 때문에 우리는 최초의 별을 찾는 데 수소를 감지기로 사용합니다. 별이 수소에 미치는 영향을 감지할 수 있다면 별이 언제, 어떤 유형으로 태어났는지 알 수 있습니다. 나는 20년 전에 이 개념을 개발한 최초의 이론가 중 한 명이었고 이제 관찰자들은 실제 실험에서 그것을 구현할 수 있습니다. 현재 전 세계의 실험가 팀은 초기 우주에서 수소로부터 21cm 신호를 발견하려고 시도하고 있습니다. "

이 팀 중 하나는 EDGES로, 상당히 작은 무선 안테나를 사용하여 우주 새벽의 서로 다른 기간에서 도착하는 전파의 전체 하늘에 대한 평균 강도를 측정합니다. 2018년 EDGES 팀은 고대 수소에서 21cm 신호를 발견했다고 발표했습니다.

"그러나 그들의 발견에는 문제가 있었습니다."라고 Barkana 교수는 말합니다. "우리는 측정된 신호가 실제로 초기 우주의 수소에서 나온 것인지 확신할 수 없었습니다. 안테나 아래 접지의 전기 전도성에 의해 생성된 가짜 신호일 수 있습니다. 따라서 우리 모두는 독립적인 측정을 기다렸습니다. 작년에 인도의 천문학자들은 SARAS라는 실험을 수행했는데 안테나를 원하는 신호를 모방할 수 없는 균일한 수면인 호수에 떠 있게 했습니다. 새로운 실험에서 EDGES가 실제로 초기 우주에서 실제 신호를 감지하지 못했을 확률이 95%였습니다. SARAS는 진정한 신호의 상한선을 찾았습니다. 이는 초기 수소의 신호가 EDGES에서 측정한 신호보다 훨씬 약할 가능성이 있음을 의미합니다. 우리는 SARAS 결과를 모델링하고 첫 번째 은하에 대한 함의를 해결했습니다. 이제 우리는 특정 유형의 은하가 그 초기에는 존재할 수 없었다고 처음으로 말할 수 있습니다."

Barkana 교수는 다음과 같이 결론을 내립니다. "우리 은하와 같은 현대 은하계는 많은 양의 전파를 방출합니다. 우리 연구에서 우리는 고대 은하계의 별 형성 속도와 전체적인 전파 방출에 상한선을 두었습니다. 그리고 이것은 단지 매년 실험은 더욱 신뢰할 수 있고 정확해지며 결과적으로 우리는 더 강력한 상한선을 찾고 우주 새벽에 더 나은 제약을 줄 것으로 기대합니다. 가까운 미래에 우리는 한계뿐만 아니라 정확한 , 신호 자체의 신뢰할 수 있는 측정."

출처 : https://www.sciencedaily.com/