중국과학원 국가천문대는 9월 8일 ‘중국천안’으로 불리는 500m 구경 구면전파망원경 FAST의 중성수소 탐사 2차 자료를 공개했다. FASHI DR2로 불리는 이번 자료는 세계에서 가장 큰 중성수소 은하 표본을 구축하고, 지금까지 가장 넓은 우주 가스지도를 그렸다는 평가를 받는다.
중성수소는 우주에서 가장 풍부한 원소인 수소가 전기적으로 중성을 이룬 상태다. 별과 은하가 만들어지는 기본 재료이지만 가시광선으로는 쉽게 보이지 않는다. 대신 파장 21㎝의 약한 전파신호를 내보낸다.
FAST는 구이저우성의 거대한 자연분지에 설치된 전파망원경이다. 직경 500m의 반사면과 19개 빔 수신기를 이용해 넓은 하늘에서 매우 약한 전파를 포착한다. 눈으로 보는 망원경이라기보다 우주의 신호를 듣는 거대한 귀에 가깝다.
2차 공개자료에서 탐지된 은하 밖 중성수소 신호원은 약 15만6천 개로 늘었다. 관측 하늘의 범위도 7,600제곱도에서 1만9,500제곱도로 확대돼 전체 하늘의 절반에 가까운 영역을 덮었다. 기존 미국 아레시보망원경 탐사 기록과 비교하면 탐지원 수가 약 5배 규모로 확대됐다.
이 지도는 화려한 은하 사진을 만드는 데 목적이 있지 않다. 은하가 얼마나 많은 가스를 가지고 있는지, 그 가스가 언제 별로 변하는지, 은하가 성장하면서 가스를 잃거나 다른 은하에서 받아들이는지를 연구하는 자료다.
연구팀은 중성수소 질량 측정의 신뢰범위를 태양 질량의 약 100만 배 수준까지 확장했다. 가까운 우주에 존재하는 중성수소 밀도의 통계 오차도 0.6% 수준으로 낮췄다. 현재까지 가장 정밀한 측정이라는 설명이다.
중성수소 분포를 알면 우주의 거대구조도 추적할 수 있다. 은하들이 실처럼 이어진 곳과 거의 비어 있는 공간을 비교하면 암흑물질이 만든 우주의 구조와 은하 진화의 관계를 연구할 수 있다.
이번 연구의 또 다른 의미는 데이터 개방이다. FASHI 2차 자료가 세계 연구자에게 공개되면서 여러 나라의 천문학자가 새로운 연구에 활용할 수 있다. 이미 10여 개 국내외 연구팀이 은하 진화와 우주론, 대규모 구조 연구에 협력 의사를 밝힌 것으로 전해졌다.
거대과학시설은 건설비가 많이 들기 때문에 한 나라의 성과 홍보에 머물러서는 안 된다. 관측자료를 국제적으로 공개하고 외부 연구자가 검증하고 새로운 발견을 만들 수 있도록 해야 과학적 가치가 커진다.
중국 FAST의 높은 관측감도와 한국의 정밀 전파간섭계 및 데이터 분석 역량을 연결하면 별 탄생과 은하가스, 블랙홀 연구에서 협력 가능성을 찾을 수 있다.
다만 천문 데이터 협력은 시설 이용과 자료공개 원칙이 투명해야 한다. 연구자의 기여도를 공정하게 인정하고 장기적인 인력교류가 뒷받침돼야 한다.
인류가 보는 별빛은 이미 만들어진 별의 현재 또는 과거를 보여준다. 중성수소 신호는 아직 별이 되지 않은 우주의 재료를 알려준다. FAST가 그린 우주 가스지도는 별이 있는 곳의 지도인 동시에 앞으로 별이 태어날 가능성을 보여주는 미래 지도다.
근거자료: 중국과학원 국가천문대 FAST 중성수소 탐사 2차 자료
聆听宇宙中15.6万个氢信号——中国天眼绘制最大宇宙气体图谱
FAST建立世界最大中性氢星系样本库，追踪恒星与星系的形成原料
中国科学院国家天文台9月8日发布“中国天眼”FAST中性氢巡天第二期数据FASHI DR2。该项目建立了目前世界规模最大的中性氢星系样本库，并绘制出最大的宇宙气体图谱。
中性氢是恒星和星系形成的重要原料。它难以通过普通光学望远镜直接观察，但会发出波长约21厘米的无线电信号。
FAST位于贵州省，拥有500米口径反射面和19波束接收机。它更像一只聆听宇宙微弱信号的巨大耳朵。
FASHI第二期数据探测到的河外中性氢源从4万个增加到15.6万个，覆盖天区从7600平方度扩大到19500平方度，接近半个天空。探测源数量达到美国阿雷西博ALFALFA巡天的约五倍。
研究团队把中性氢质量函数的可靠测量范围扩展至约100万倍太阳质量，并把近邻宇宙中性氢密度的统计精度提高到0.6%。
这些数据能够帮助研究人员了解星系如何获得或失去气体、气体何时形成恒星，以及星系如何在宇宙大尺度结构中演化。
第二期数据向全球开放，使其他国家的研究团队可以进行独立研究和验证。中国FAST的观测能力与韩国的射电干涉测量和数据分析技术，也存在开展合作研究的可能。
可见星光展示已经形成的恒星，而中性氢信号则揭示尚未成为恒星的宇宙原料。因此，这幅气体图谱不仅记录宇宙的过去，也描绘恒星可能诞生的未来。
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