지구가 속해있는 은하계(Milky Way)에는
매년 평균적으로 일곱개의 새로운 별이 탄생된다.
Photograph: Alan Dyer/Getty Images
천문학자들이 지난 137억년동안에 존재했던 모든 별에서 발산한
총 빛의 양을 계산해 냈다고 어제 11월 30일에 주요 일간지와 과학 잡지에서 밝혔다.
우주가 빅뱅 후에 생긴 후에 생겨난 아주 미미한 밝기의 별부터
제일 거대한 은하의 어마어마한 수의 모든 별들이 발산한 총 빛의 양을
과학자들이 숫자로 표현하게 된 것이다.
이런 결과를 발표한 논문의 리드 작성자이며 클렘슨 과학 기술 컬리지에서
천문학 교수로 재직중인 마르코 아옐로 박사가
"이런 시도는 과거에 한번도 해 보지 않은 획기적인 도약" 이라고 말했다.
빅뱅이 발생한 후, 수천만년 후에 처음으로 생성된 별들이 반짝거리기 시작해서
아주 빠른 속도로 은하계(galaxies)가 만들어져서
과학자들이 현재에는 1X10^24 개의 별이 존재한다고 예측하고 있다.
이 많은 별들이 발산한 총 빛의 양은 4X10^84 포톤(photons)에 달한다고 밝혔다.
포톤은 빛의 양을 재는 제일 작은 단위이다.
위의 숫자를 평범하게 쓰면: 4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000 photons에 달하는 어마어마하게 큰 숫자이다.
이런 숫자가 나오기 가지는 천문학자들이 거대한 우주 공간에 처음으로 발한 빛부터
지금까지 쌓여진 모든 EBL(extragalactic background light)
뒷 배경에 존재하는 빛 또는 안개 방사(cosmic fog of radiation)의 양을 계산한 것이다.
모든 빛의 90% 이상 대부분의 빛은 이 배경 방사로 존재하기 때문이다.
이번 논문의 공동 저자이자 아이슬랜드 대학교의 카리 헬가슨 교수는
"오늘 우리들은 이 배경의 빛의 바다 속에서 살고 있다." 라고 표현했다.
NASA의 페르미 감마 방사선 망원경으로 지금까지 제일 자세하게
우주 공간에 퍼져 있는 감마 방사선으로 덮힌 모습을 보여준다.
Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
NASA의 페르미 망원경을 사용해서 9년동안 거대한 블랙홀에서 방출된
파워풀한 감마 방사선인 블레이자(blazars)에서 발산된 빛을 관측해서
이번에 총 포톤의 수를 알아내게 되었다.
이 연구팀원들은 비교적 가까운 거리에 위치한 것부터
아주 엄청 먼 거리에 존재한 총 739개의 블레이자에서 발산되어서
빛의 속도로 움직여서 지구에 도달하기까지
수억만년이 걸려서 온 시그날을 모두 모았다.
하지만 감마 방사선의 포톤은 주파수가 높아서 '빛의 안개'를 뚫지 못하고
흡수되기가 쉬운 방사선이어서 감마 방사선의 포톤을 직접 측정하기 보다는
지구에서 각각 다른 거리에서 블레이자의 방사선을 따로 측정해서
지구까지 오는 중간에 얼마나 블레이자를 잃어버렸는지 측정해서
시간별로 총 빛의 양을 알아 내는 방법을 사용했다.
역시 이 연구 논문의 공동 저자이자 클렘슨 대학교의 교수인 바이데히 팔리야 교수는
'우리팀은 10억년 전, 20억년 전, 60억년 전에서 별들이 처음으로 생성한 시기까지
이 시간마다 존재한 총 빛의 양을 측정해서 총 빛의 양을 알아냈다." 라고 말했다.
총 포톤의 숫자를 밝히는데에 해결해야 할 또 하나의 걸림돌은
계속해서 별에서 발산한 포톤들이 쌓여져 가는 동안에,
우주는 지속적으로 팽창해서 공간의 크기 역시 커지면서
'우주의 안개(comic fog)' 역시 희석되기에
컴퓨터 모델을 만들 때에 이 요인도 포함했지만
전체적으로 볼 때는 우주의 안개 밀도는 여전히 증가하고 있다.
이들이 만든 컴퓨터 모델에 의하면 별의 생성은 약 110억 년전에
제일 활발하게 이루어졌다가, 그 후로 계속 그 빈도수가 떨어져서
지금은 우리가 사는 은하계에서 매년 약 7개의 새로운 별이 생성되고 있다.
이 논문은 'Science' 과학 전문지에 발표되었는데,
이미 간접적인 방법으로 예측된 총 빛의 양의 숫자와 동일해서
헬가슨 박사는 연구 결과에 매우 만족하고 있다고 덧붙였다.
아울어 이 연구로 우주가 빅뱅부터 첫 10억년전에 발생한
우주의 역사를 새로은 측면으로 엿볼 수 있게 되어서
'우리가 측정한 데이타로 우리의 최종 목적인 빅뱅 당시의
모습을 언제가 알아 낼 수 있을지 모른다." 라고 아옐로 박사가 말했다.
