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, 즉 은하들을 연결하는 물질 그물이 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예측한 속도로 성장할 것으로 예상합니다. 은하단과 같이 물질이 밀집된 영역은 점점 더 밀도가 높아지고, 빈 공간은 점점 더 비어 있게 됩니다.

중력과 암흑 에너지에 대해 자세히 알아보세요

미시간 대학교의 연구원들은 또한 암흑 에너지(미지의 본질이지만 우주에 널리 퍼져 있는 에너지 유형)가 우주의 팽창을 가속화함에 따라 이론과 데이터 사이의 불일치가 점점 더 분명해진다는 것을 보여주었습니다. 이 연구의 주요 저자는 호치민시 자연과학 대학교 이론 물리학과의 전 학생이자 젊은 베트남 우주론자인 응우옌 낫 민입니다. 이 발견은 Google Scholar에서 수학 및 물리학 분야에서 1위를 차지한 저널인 Physical Review Letters에 게재되었습니다. 이 발견의 중요성 때문에 이 연구는 미국 물리학회 편집부에서 뛰어난 연구로 평가되었고 많은 국제 물리학 저널에 보고되었습니다. 은하들은 우주의 모든 곳에서 거대한 거미줄처럼 서로 연결되어 있습니다. 공간에서의 분포는 무작위가 아니라 함께 집중되는 경향이 있습니다. 사실, 우주의 전체 물질 그물은 초기 우주의 작은 물질 덩어리에서 시작하여 점차 개별 은하로 성장하고 결국 은하단과 필라멘트를 형성했습니다. 우주는 물질로만 구성되어 있지 않습니다. 여기에는 암흑 에너지라는 신비한 요소도 포함되어 있을 가능성이 높습니다. 암흑 에너지는 우주 전체의 팽창을 가속화합니다. 암흑 에너지가 우주의 팽창을 가속화하면, 거대 구조물에는 반대 효과를 미칩니다. 낫 민 박사는 이렇게 분석했습니다. "중력이 물질적 교란을 증폭시키는 증폭기처럼 작용하여 거대 구조물로 성장하도록 촉진하는 반면, 암흑 에너지는 교란을 약화시키고 구조물의 성장을 방해하는 감쇠기처럼 작용합니다." 따라서 그는 "우주의 구조물들이 어떻게 조립되고 발달했는지 이해함으로써 우리는 중력과 암흑 에너지의 본질에 대해 더 잘 이해할 수 있다"고 말합니다.

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

우리는 이례적인 성장 억제에 대한 증거가 통계적으로 매우 강력하다는 사실에 놀랐습니다. 솔직히 말해서, 마치 우주가 우리에게 무언가를 말하려는 것 같습니다. 이제 이러한 발견을 설명하는 것은 우리 우주론자들의 몫입니다.

드라간 후터러 교수

은하의 움직임을 계속 연구하다

나트 민 박사와 그의 동료인 드라간 후터러 교수, 웨웨이 웬 박사(두 사람 모두 미시간 대학교 출신)는 다양한 우주 탐사 데이터를 활용하여 우주 진화 과정 전반에 걸쳐 거대 구조의 시간 기반 진화를 연구했습니다. 미시간 뉴스에 따르면, 이들은 우주를 창조한 빅뱅 직후 방출된 광자로 구성된 우주 마이크로파 배경 복사(CMB)를 처음으로 사용했습니다. 이 광자는 초기 우주의 모습을 보여줍니다. 광자가 망원경에 도달하면, 그 경로를 따라 있는 거대 구조의 중력에 의해 경로가 휘어질 수 있습니다. 이러한 현상을 연구함으로써 연구자들은 우주의 구조와 물질 분포를 추론할 수 있습니다. 우주론자들은 "먼 배경 은하에서 나오는 빛이 망원경과 은하 사이의 물질과의 중력적 상호작용으로 인해 왜곡되는" 현상을 활용하여, 이러한 왜곡을 해석하여 우리와 먼 배경 은하 사이의 물질 분포를 밝혀냈습니다. "중요한 것은 우주 마이크로파 배경 복사와 배경 은하가 우리 망원경에서 서로 다른 거리에 위치한다는 것입니다. 따라서 은하의 약한 중력 렌즈 효과는 우주 마이크로파 배경 복사의 약한 중력 렌즈 효과에서 추론된 물질 분포 정보보다 우리와 더 가까운 시점의 우주 물질 분포에 대한 정보를 제공합니다."라고 낫 민은 미시간 뉴스에 설명했습니다. 더 먼 미래의 구조 발달 과정을 추적하기 위해 우주론자들은 인근 우주의 은하 운동을 계속 연구합니다. 은하가 우주 구조의 중력적 영향 범위에 있을 때, 그 운동은 해당 구조의 발달과 직접적으로 관련된 정보를 제공합니다.

새로운 연구 결과가 "S8 모순"을 설명할까?

연구진의 새로운 발견은 우주론에서 소위 "S8 논쟁"을 해결할 수 있을 것입니다. S8은 우주 구조의 성장을 설명하는 매개변수입니다. 과학자들이 S8 값을 결정하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용했는데, 두 방법에서 얻은 값이 일치하지 않았기 때문에 이러한 논쟁이 발생했습니다. 우주 마이크로파 배경 복사의 광자를 사용한 첫 번째 방법은 약한 중력 렌즈(관측된 은하의 모양을 늘리고 휘게 하는 현상)와 은하 군집 측정에서 추론된 값보다 높은 S8 값을 보였습니다. 두 방법 모두 현재 시점의 구조 성장을 측정하지 않습니다. 대신, 그들은 더 이른 시기의 구조를 연구한 후 표준 모형이 올바른 우주 모형이라고 가정하고 현재 시점으로 외삽합니다. 우주 마이크로파 배경 복사에서 얻은 구조는 초기 우주에 가까운 반면, 중력 렌즈와 은하 군집을 통해 얻은 구조는 현재 시점에 더 가까운 후기 우주에 있습니다. 나트 민 박사에 따르면, 우주 후기의 물질과 구조 성장 억제에 대한 연구자들의 발견은 두 측정에서 나온 두 S8 값이 서로 완벽하게 일치한다는 것을 보여줄 것입니다.

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