우주의 별 출생률이 줄어들고 있다. 45억 년 전의 40% 수준이다. 우주도 저출산을 겪고 있는 것이다. 오랫동안 학계에선 '우주에 별을 만드는 재료인 가스가 줄어들었기 때문'이란 해석이 지배적이었다. 그러나 최근 연구에 따르면, 이 가설이 틀릴 가능성이 꽤 큰 것으로 밝혀졌다.
중국과학원 국가천문대가 유럽·북미·아시아 연구자들과 공동으로 지난 1일 국제 학술지 '네이처 천문학'에 발표한 내용이다.
별은 차가운 가스에서 태어난다고 알려졌다. 지금까진 그래서 '별이 계속 태어나면서 우주의 차가운 가스를 다 써버려, 별이 예전처럼 많이 안 만들어진다'고들 생각했다.
연구진은 이 가설이 맞는지 확인해보기로 했다. 별의 재료가 되는 '중성 원자 수소'가 실제로 얼마나 줄었는지 측정했다.
문제는 먼 우주에서 오는 중성 원자 수소 신호가 너무 희미하다는 것이다. 우주 배경 잡음에 묻혀 하나하나씩 잡히질 않는다.
연구진은 중국의 전파망원경 'FAST'의 관측 결과와, 은하 지도를 만드는 국제 프로젝트 'DESI'의 관측 자료를 합쳤다. 은하 250만개, 하늘 전체의 3분의 1에 해당하는 영역에서 나온 희미한 신호를 모두 겹쳐 평균을 냈다.
하나씩은 들리지 않아도 수백만 개를 한꺼번에 모으면 뚜렷한 신호가 드러나는 원리다. 이번 관측은 규모와 정밀도 모두 이전 연구를 크게 앞섰다.
결과는 예상 밖이었다. 45억 년 동안 별의 출생률은 60% 줄었지만, 정작 별의 재료인 중성 원자 수소는 29%만 줄었다. 재료가 많이 남았는데도 별이 예전보다 훨씬 적게 태어난다는 뜻이다.
연구진은 가스가 별로 바뀌는 '전환 효율'에 주목했다. 중성 원자 수소는 그 자체로 별이 되지 않는다. 훨씬 밀도가 높은 분자 수소 구름으로 뭉쳐야 비로소 별이 된다. 이 과정에서 가스가 잘 뭉쳐지지 않으면서 별의 수가 줄어들고 있다는 가설이다. 다만 이 '전환 효율'이 줄어드는 이유는 정확히 알 수 없다고 했다. 분자 수소를 우주 전체 규모에서 직접 관측하는 것은 현재 기술로는 불가능하기 때문이다.
연구진은 이번 관측이 우주의 가스 순환과 별 생성 감소, 은하 진화를 푸는 데 중요한 실마리가 될 것이라고 했다.