우주 구조의 발달을 설명하다

미시간 대학(미국)의 젊은 베트남 과학자 가 이끄는 연구는 우주의 은하들 사이의 거대한 구조와 연결이 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 예측한 것보다 더 느리게 발달한다는 증거를 발견했습니다.

Nguyen Nhat Minh 박사 - 사진: NVCC

시간이 흐르고 우주가 진화함에 따라 과학자들은 우주의 거대한 구조(은하를 연결하는 물질의 그물)가 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예측한 특정 속도로 성장할 것으로 예상합니다. 은하나 은하단과 같은 물질이 집중된 영역은 점점 더 밀도가 높아지는 반면, 우주의 영역은 점점 더 비어가고 있습니다.

중력과 암흑 에너지에 대해 자세히 알아보세요

미시간 대학의 연구진은 암흑 에너지(우주에 널리 존재하지만 그 본질은 알려지지 않은 에너지 유형)가 우주의 팽창을 가속화함에 따라 이론과 데이터 간의 불일치가 점점 더 두드러진다는 것을 보여주었습니다. 이 연구의 주요 저자는 응우옌 나트 민(Nguyen Nhat Minh)으로, 그는 베트남의 젊은 우주론자이자 호치민 과학대학교에서 이론 물리학을 전공한 전 학생입니다. 이 발견은 Google Scholar에서 수학과 물리학 분야에서 최고로 평가받는 저널인 Physical Review Letters에 게재되었습니다. 이 발견의 중요성으로 인해, 이 연구는 미국 물리학회 편집부에서 주목할 만한 업적으로 간주되었으며, 많은 국제 물리학 저널에 보도되었습니다. 은하들은 우주 전체에 걸쳐 거대한 거미줄처럼 서로 연결되어 있습니다. 공간에서의 분포는 무작위적이지 않고 함께 뭉쳐지는 경향이 있습니다. 사실, 우주의 물질 그물 전체는 초기 우주에서 작은 물질 덩어리로 시작해서 점차 개별 은하로 성장하고 결국 은하계 성단과 필라멘트를 형성했습니다. 우주는 물질만으로 이루어져 있지 않습니다. 또한 암흑 에너지라는 신비한 성분도 포함되어 있을 가능성이 있습니다. 암흑 에너지는 우주 전체의 팽창을 가속화합니다. 암흑 에너지는 우주의 팽창을 가속화하지만, 거대한 구조물에는 반대 효과를 끼칩니다. 나트 민 박사는 이렇게 분석했습니다. "중력이 물질의 교란을 증폭시켜 거대한 구조로 발달하도록 촉진하는 증폭기 역할을 한다면, 암흑 에너지는 교란을 약화시키고 이러한 구조의 발달을 방해하는 감쇠기 역할을 합니다." 따라서 그는 "우주의 구조가 어떻게 조립되고 진화하는지 이해함으로써 우리는 중력과 암흑 에너지의 본질에 대해 더 많이 배울 수 있다"고 말했습니다.

초기 우주의 물질은 후기에 점차 거대한 우주 구조로 결합되었습니다. - 그림: NHAT MINH - MAI THANH

우리는 이 비정상적인 성장 억제에 대한 증거의 높은 통계적 가치에 놀랐습니다. 솔직히 말해서, 저는 우주가 우리에게 무언가를 말하려고 하는 것 같아요. 이제 이러한 발견을 설명하는 일은 우리 우주론자들의 몫입니다.

드라간 후터러 교수

은하의 움직임을 계속 연구하세요

Nhat Minh 박사와 그의 동료인 Dragan Huterer 교수, Yuewei Wen 박사(두 사람 모두 미시간 대학 출신)는 다양한 우주 탐사 데이터 소스를 사용하여 우주 진화 과정에서 대형 구조물의 시간적 진화에 대한 연구를 수행했습니다. 미시간 뉴스에 따르면, 그들은 먼저 우주 마이크로파 배경 복사(CMB)를 사용했는데, 이는 우주를 창조한 빅뱅 직후에 방출된 광자로 구성되어 있습니다. 이러한 광자는 초기 우주의 모습을 보여줍니다. 광자가 망원경으로 이동할 때, 광자의 경로는 경로를 따라 있는 큰 구조물의 중력에 의해 휘어질 수 있습니다. 이러한 현상을 연구함으로써 연구자들은 우주의 물질의 구조와 분포를 추론할 수 있습니다. 우주론자들은 "먼 배경 은하에서 나오는 빛이 그 은하와 망원경 사이의 물질과의 중력적 상호 작용으로 인해 왜곡되는" 현상을 이용하여, 이러한 왜곡을 해석하여 우리 은하와 먼 배경 은하 사이에 물질이 어떻게 분포되어 있는지 알아냈습니다. "중요한 점은 우주 마이크로파 배경 복사와 배경 은하가 우리 망원경에서 서로 다른 거리에 위치한다는 것입니다. 따라서 은하의 약한 중력 렌즈 효과를 통해 우주 마이크로파 배경 복사의 약한 중력 렌즈 효과를 통해 추론된 물질 분포 정보보다 우리와 가까운 시점의 우주 물질 분포에 대한 정보를 얻을 수 있습니다."라고 나트 민은 미시간 뉴스에 설명했습니다. 훨씬 더 먼 미래의 구조 진화를 추적하기 위해 우주론자들은 근처 우주에 있는 은하의 움직임을 계속 연구하고 있습니다. 은하계는 우주 구조의 중력적 영향을 받기 때문에, 은하계의 운동은 그 구조의 진화와 직접적으로 관련된 정보를 제공합니다.

새로운 연구 결과가 "S8 모순"을 설명할까?

연구자들의 새로운 발견은 우주론에서 소위 "S8 모순"을 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. S8은 우주 구조의 진화를 설명하는 매개변수입니다. 과학자들이 S8의 값을 결정하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용했고, 두 방법으로 얻은 값이 일치하지 않아 의견 불일치가 발생했습니다. 첫 번째 방법은 우주 마이크로파 배경 복사에서 얻은 광자를 사용하는데, 이는 약한 중력 렌즈(관찰된 은하의 모양을 늘리고 구부림)와 은하의 군집을 측정하여 추론한 값보다 높은 S8 값을 보입니다. 위의 두 방법 모두 현재 시점에서 구조의 발전 상황을 측정할 수 없습니다. 그 대신 그들은 초기 우주의 구조를 연구한 다음, 표준 모형이 우주의 정확한 모형이라고 가정하고 현재까지 이를 추론합니다. 우주 마이크로파 배경 복사로부터 얻은 구조는 초기 우주에 더 가까운 반면, 중력 렌즈와 은하 군집으로부터 얻은 구조는 후기 우주, 현재에 더 가까운 구조입니다. 나트 민 박사에 따르면, 우주 후기의 물질과 구조 성장 억제에 대한 연구자들의 발견은 위의 두 측정에서 나온 두 S8 값이 서로 완벽하게 일치함을 보여줍니다.

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