천문·천체물리
우주 암흑시대 21cm 신호로 비강착 마초(MACHO) 암흑물질 비율 상한 도출
연구진은 우주 새벽과 암흑시대의 전역 21cm 신호(T21)를 이용해 비강착(non-accreting) 대질량 밀집 헤일로 천체(MACHO)가 차지하는 암흑물질 비율의 우주론적 상한을 새로 제시했다. 질량 M≳10^3 태양질량의 MACHO는 재결합 이후 바리온 유체 속을 움직이며 동역학적 마찰로 은하간 물질에 운동에너지를 전달해 가스 온도를 높이고 ΛCDM이 예측한 21cm 신호를 왜곡한다. 단색(monochromatic) 질량분포와 로그정규·임계붕괴 등 확장 질량분포를 함께 다뤘으며, 21cm 신호 편차가 z~17에서 50mK, z~89에서 15mK를 넘지 않고 z≳300에서 방출 신호가 나타나지 않는다는 조건을 부과해 10^3≲M_c/M_⊙≲10^7 질량 구간의 MACHO 비율 f_M 상한을 구했다. 암흑시대와 z≳300 기준은 별 형성과 관련된 천체물리학적 불확실성에서 자유로우면서 더 엄격한 제약을 주며, M_c=10^7 태양질량에서 f_M=0.03이었다. 확장 질량분포의 경우 단색 분포보다 제약이 덜 엄격하게 나타났다.
arXiv astro-ph.GA (은하)