빅뱅 이후 첫번째 별이 점화되기 이전까지 우주는 매우 어둡고 차가운 곳이었습니다. 그 당시 우주에는 은하도 초신성도, 퀘이사도 없었으며 우주는 주로 빅뱅에서 남겨진 중성 수소 가스로 채워져 있었습니다. 그리고 그 후 5000만년~1억년 동안 중력은, 궁극적으로 어떤 한 장소에서 붕괴되어 첫번째 별을 형성할때까지 가장 밀집된 가스 영역을 천천히 끌어 당겼습니다.
이 원초의 별이 칠흑같이 새까만 우주 공간 내에서 처음으로 빛을 발하기 시작했을때, 그들의 주변에 자외선도 함께 가해졌습니다. 이것은 가스 내의 수소 원자를 야기시켰고 결국 특정 주파수인 1.4기가 헤르츠 배경 복사 에너지를 흡수하도록 만들었습니다.
천문학자들과 천체 물리학자들은 매우 오랫동안 이 원초의 별이 언제, 어떻게 생겨났고 그들이 우주의 나머지 부분에 어떠한 영향을 미쳤는지 알고싶어했습니다. 원초의 별을 찾기위해 별의 흡수 또는 방출을 감지할 수 있어야 한다는 것을 이론적으로는 알고 있었지만, 정확한 방법은 파악하지 못하고 있었습니다.
그런데 이번주 네이쳐(Nature)지에 실린 내용에 따르면, 미국 애리조나 주립대의 지구 및 우주 탐사 천문학자인 저드 보우만이 이끌었던 과학자 팀이 약 12년간의 실험적 노력끝에 우주에서 가장 먼저 생성되었던 별들의 '희미한 지문'을 탐지해내는데 성공했다는 소식이 들려왔습니다.
저드 보우만이 이끌었던 과학자 팀은 원초의 별에 대한 정보를 찾기 위해 호주 국립 과학원(CSIRO) 머치슨 전파 천문대 (Murchison Radio Astronomy Observatory)에 있는 탁상용 크기의 안테나 '라디오 분광계'라는 지상 기반의 도구를 사용한 것으로 나타났습니다.
그들이 사용한 분광계의 라디오파는 FM라디오 수신기 및 TV 수신기의 작동 방식과 마찬가지로 지상파 안테나로 들어가기 때문에, 증폭 이후 컴퓨터로 디지털화하여 기록되고 있는 것으로 나타나고 있습니다. 그러나 이 분광계가 일반적인 것들과 다른 점은 계측기가 매우 정밀하게 조정되어 있어 여러 라디오 파장에서도 가능한 한 균일하게 수행되도록 설계되어 있었다는 것입니다.
연구팀은 지상 기반 전파분광계 EDGES탐지 실험을 통해 대부분의 남반구 하늘에서 수신되었던 모든 천문 신호의 평균 전파 스펙트럼을 측정하였고, 결국 이곳에서 파장(또는 주파수)의 함수로서 작은 변화가 존재하고 있다는 것을 알게되었습니다.
무선 분광계에 의해 감지된 신호는 초기의 우주를 채웠으며, 모든 별과 은하 사이에 존재하는 원초 수소 가스로부터 나왔다는 것을 발견하게 되었습니다. 그리고 이 신호들은 초기별과 블랙 홀, 은하가 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 새로운 창을 열어줄 수 있을 만큼의 풍부한 정보를 담고 있었던 것으로 확인되었습니다.
과학자 팀을 이끌었던 보우만은 '연구는 이제부터 시작입니다. 우리는 지난 2년동안 탐지의 유효성을 확인하는데 시간을 보냈습니다'라고 말함과 동시에, 사막에 있는 작은 라디오 안테나가 세상에 존재하고 있는 가장 강력한 우주 망원경보다 더 멀리 보았고, 초기 우주에 대한 새로운 창을 열었다'라는 말을 함께 전했습니다.
천문학자들은 연구 결과를 확인하기 위해 HERA와 Owens Valley Long Wavelength Array와 같은 새로운 무선 망원경을 온라인으로 가져올 계획이라 밝혔으며, 이번 탐지 작업의 성공으로 인해 우리는 우주 가계도에서 가장 오래된, '조상 별'들에 대한 증거를 확보할 수 있게 되었습니다.
