우주에는 얼마나 많은 “물질”이 있습니까? 그렇게 생각하면 쉽게 알 수 있을 것 같아요. 그러나 그렇지 않습니다. 천문학자들은 자신이 발견할 수 있는 것을 추가하면서도 우주에는 자신이 보는 것보다 더 많은 것이 있다는 사실을 발견합니다. 그렇다면 “거기”란 무엇이며 어떻게 설명합니까?
천문학자 모하메드 압둘라(이집트 국립천문지구물리학연구소 및 일본 치바대학교)에 따르면, 우주에는 어둠과 눈에 보이는 성분이 모두 포함되어 있습니다. 물질은 알려진 우주의 31%만을 차지합니다. 나머지는 암흑에너지인데, 아직까지 잘 알려지지 않았습니다. “우주학자들은 이 전체 물질의 약 20%만이 별, 은하, 원자, 생명을 포함하는 보통 물질 또는 ‘중입자’ 물질로 구성되어 있다고 믿습니다.”라고 그는 말했습니다. “약 80%” [of all matter] 아직 그 정체가 알려지지 않은 암흑물질로 이루어져 있지만, 아직 발견되지 않은 일부 아원자 입자들로 구성되어 있을 수도 있다.
은하군을 사용하여 우주의 구성을 결정합니다.
“우주의 물질”에 대한 가장 좋은 측정값은 우주 지도를 작성한 플랑크 위성에서 나옵니다. 그는 약 138억년 전 빅뱅에서 남은 방사선인 우주 마이크로파 배경을 연구했습니다. 플랑크의 측정을 통해 천문학자들은 우주의 전체 물질에 대한 “황금 표준” 측정에 도달할 수 있었습니다. 그러나 항상 다른 방법을 사용하여 플랑크를 검증하는 것이 좋습니다.
압둘라와 과학자 팀이 바로 그 일을 해냈습니다. 그들은 클러스터 풍부도 관계라는 또 다른 방법을 사용했습니다. 기본적으로 성단의 질량을 결정하기 위해 성단의 은하 구성원 수를 측정합니다. 천문학자이자 팀원인 질리언 윌슨(Gillian Wilson)에 따르면, 이는 우주 물질을 측정하는 방법을 제공합니다. “현재의 은하단은 자체 중력의 영향으로 수십억 년에 걸쳐 붕괴된 물질로 형성되었기 때문에 현재 관찰되는 은하단의 수, 즉 소위 ‘은하단 풍부도’는 우주 조건에 매우 민감합니다.” 특히, 물질의 총량”이라고 밝히며, 이 방법은 단위 부피당 관측된 은하의 수와 질량을 수치 시뮬레이션의 예측과 비교한다는 점에 주목합니다.
어떤 은하단의 질량도 정확하게 측정하기 어렵기 때문에 쉬운 방법은 아니다. 성단 질량의 대부분은 암흑물질이다. 즉, 세트에서 보는 것이 반드시 얻을 수 있는 전부는 아닙니다. 그래서 팀은 현명해져야 했습니다. 그들은 더 무거운 은하단이 덜 무거운 은하보다 더 많은 은하를 포함한다는 사실을 이용했습니다. 모든 은하에는 밝은 별이 포함되어 있으므로 각 그룹의 은하 수를 사용하여 전체 질량을 추정합니다. 기본적으로 팀은 샘플의 각 성단에 있는 은하 수를 측정한 다음 해당 정보를 사용하여 각 성단의 총 질량을 추정했습니다.
플랑크 매칭
모든 측정과 시뮬레이션의 결과는 우주의 질량에 대한 플랑크 수와 대략 일치합니다. 그들은 31%의 물질과 69%의 암흑에너지로 구성된 우주를 발견했습니다. 이는 또한 은하 질량을 측정하기 위해 팀이 수행한 다른 작업과도 일치하는 것으로 보입니다. 결과를 얻기 위해 Mohammed 팀은 클러스터의 분광학 연구를 사용하여 거리를 결정할 수 있었습니다. 또한 관찰을 통해 어떤 은하가 특정 그룹에 속하는지 알 수 있었습니다.
시뮬레이션은 이 작업에서도 매우 중요했습니다. Sloan Digital Sky Survey의 관측을 통해 팀은 “GalWeight”라는 은하단 카탈로그를 편집할 수 있었습니다. 그런 다음 카탈로그의 컬렉션을 시뮬레이션과 비교했습니다. 그 결과는 질량-풍부 관계에 기초하여 우주의 총 물질을 계산한 것이었습니다.
이 기술은 다른 장비에서 새로운 천문 데이터가 도착할 때 사용할 수 있을 만큼 강력합니다. Wilson에 따르면, 팀의 작업은 MRR 기술이 작업 범위를 넘어 확장된다는 것을 보여줍니다. “MRR 기술은 암흑 에너지 조사(Dark Energy Survey), 암흑 에너지 분광 장비(Dark Energy Spectroscopic Instrument), 유클리드 망원경(Euclid Telescope), eROSITA 망원경, 제임스 망원경(James 망원경)과 같은 은하의 광역 및 심층 이미징 및 분광 조사에서 사용할 수 있게 되는 새로운 데이터 세트에 적용될 수 있습니다. 웹 우주 망원경.” 그는 말했다.
결과는 또한 질량 풍부도가 우주적 매개변수를 제한하기 위한 경쟁적 기술임을 보여줍니다. 이는 비그룹 중심 기술도 보완합니다. 여기에는 CMB 이방성, 중입자 음향 진동, Ia형 초신성 또는 중력 렌즈 현상이 포함됩니다. 이들 각각은 또한 우주의 다양한 특성을 측정하는 데 유용한 도구입니다.
자세한 내용은
연구자들은 우주의 대부분이 암흑 에너지로 구성되어 있음을 보여주었습니다.
클러스터-질량 풍부도 관계를 사용하여 우주 매개변수 제한
김애란은 bsnewspaper.com의 필진으로 뉴스, 정치, 경제, 기술, 스포츠, 엔터테인먼트, 라이프스타일 등 다양한 분야의 소식을 다룹니다. 독자들이 중요한 이슈를 쉽게 이해할 수 있도록 명확하고 균형 잡힌 보도에 중점을 두고 있으며, 유용한 정보와 시의성 있는 내용을 전달합니다. 또한 현재의 주요 사건과 독자들의 관심사에 맞는 이야기를 알기 쉽게 풀어내는 데 힘쓰고 있습니다.