캘리포니아 공과 대학 (California Institute of Technology)의 우주 론자들은 은하단을 일으킨 종자 사이의 움직임을 감지하기 위해 원자가 처음 형성되었을 때 우주의 원거리 시대로 되돌아가는 관측을 사용했습니다. 새로운 결과는 은하단과 슈퍼 클러스터를 형성하는 과정에서 원시 물질의 움직임을 보여줍니다. 관측치는 Cosmic Background Imager (CBI)로 알려진 칠레 안데스 산맥에서 높은 도구로 얻은 것으로 빅뱅 이후 빠른 인플레이션이 발생한 초기 우주의 표준 모델의 정확성에 대한 새로운 확신을 제공합니다. .
이러한 분극 관측의 새로운 특징은 그들이 은하단의 씨앗과 그들이 은하의 첫 번째 클러스터를 형성 할 때 그들의 움직임을 직접적으로 드러낸다는 것이다.
앤서니 리드 헤드 (Anthony Readhead)와 그의 팀은 Caltech의 천문학 교수이자 CBI 프로젝트의 수석 연구원 인 Science Express의 10 월 7 일 온라인 판에서 새로운 편광 결과가 우주의 표준 모델에 대한 강력한 지원을 제공한다고 밝혔다. 암흑 물질과 암흑 에너지는 우리가 아는 것처럼 일상의 물질보다 훨씬 더 널리 퍼져 물리학에 큰 문제가됩니다. CBI와의 초기 분극 관측을 설명하는 논문이 천체 물리 저널에 제출되었습니다.
CBI가 관측 한 우주 배경은 빅뱅 이후 40 만 년 전부터 시작되었으며 우주의 본질에 대한 풍부한 정보를 제공합니다. 이 외딴 시대에는 우주의 친숙한 구조가 없었으며, 은하, 별 또는 행성도 없었습니다. 대신 밀도의 변동이 아주 적었고, 이것들은 중력의 손으로 은하와 별이 형성되는 씨앗이었습니다.
CBI 이전의 기기들은 은하계의 수퍼 클러스터보다 훨씬 큰 질량에 해당하는 큰 각도에서 변동을 감지했다. CBI의 고해상도는 우주 잡지에서 우리 주변에서 관찰 한 구조물의 씨앗을 2000 년 1 월에 처음으로 관찰 할 수있게 해주었습니다.
팽창하는 우주는 냉각되었고 빅뱅 이후 40 만 년이 지나서 전자와 양성자가 결합하여 원자를 형성하기에 충분히 시원했습니다. 그 이전에는 광자가 전자와 충돌하기 전에 멀리 여행 할 수 없었으며, 우주는 짙은 안개처럼 보였습니다. 그러나이 시점에서 우주는 투명 해졌고 그 이후로이 광자는 우주를 자유롭게 흐르면서 오늘날 망원경에 도달했습니다. 138 억 년 후. 따라서 전자 레인지 배경에 대한 관측은 최초의 은하, 별, 행성이 형성되기 오래 전인 빅뱅 이후 40 만 년이 지난 지금 우주의 스냅 샷을 제공합니다.
새로운 데이터는 2002 년 9 월부터 2004 년 5 월 사이에 CBI에 의해 수집되었으며, 달의 크기보다 300 배가 큰 총 면적을 포함하고 달 크기의 일부만 미세한 세부 사항을 보여주는 4 개의 하늘 패치를 포함합니다. 새로운 결과는 편광이라는 빛의 특성을 기반으로합니다. 이것은 한 쌍의 편광 선글라스로 쉽게 시연 할 수있는 특성입니다. 그러한 선글라스를 통해 연못에서 반사 된 빛을 본 다음 선글라스를 돌리면 반사 된 빛의 밝기가 변하는 것을 볼 수 있습니다. 반사광이 편광되어 있고 편광 선글라스는 편광이 안경과 적절히 정렬 된 광만을 투과시키기 때문이다. CBI도 마찬가지로 편광을 뽑아 내고,이 빛의 세부 사항은 은하단의 씨앗의 움직임을 드러냅니다.
총 강도에서 우리는 일련의 봉우리와 계곡을 볼 수 있는데, 봉우리는 기본 "톤"의 연속적인 고조파입니다. 편광 방출에서 우리는 일련의 피크와 밸리를 볼 수 있지만, 편광 방출의 피크는 전체 강도의 밸리와 일치하며 그 반대도 마찬가지입니다. 다시 말해서, 편광 방출은 총 강도와 정확하게 단계를 벗어난다. 총 강도와 단계적으로 벗어난 편광 방출의 이러한 특성은 편광 방출이 재료의 운동으로부터 발생한다는 것을 나타낸다.
2002 년 CBI의 자매 프로젝트 인 DASI (Quality Angular Scale Interferometer)에 의한 편광 방출의 첫 탐지는 2003 년 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)의 측정과 같이 초기 우주에서의 운동의 극적인 증거를 제공했습니다. 오늘 발표 된 CBI의 결과는 은하단에 해당하는 소규모에서 직접적으로 방출 된 빛이 전체 강도와는 차이가 있음을 보여줌으로써 이러한 초기 발견을 크게 향상시켰다.
우주 마이크로파 배경 편광에 대한 다른 데이터는 불과 2 주 전에 DASI 팀에 의해 발표되었으며, 3 년간의 결과는 실제로 편광이 우주 배경으로 인해 은하수의 방사선에 의해 오염되지 않았다는 추가 증거를 보여줍니다. 따라서이 두 자매 프로젝트의 결과는 10 년 전에 DASI의 수석 연구원이자 CBI 논문의 공동 저자 인 Readhead와 John Carlstrom의 의도와 같이 서로를 아름답게 보완합니다.
Readhead에 따르면,“물리학은 우주를 지배하는 암흑 에너지에 대한 만족스러운 설명이 없습니다. 이 문제는 한 세기 전에 양자와 상대 론적 혁명 이후 근본적 물리학에 가장 심각한 도전을 제시한다. 이러한 편광 실험의 성공은 편광 된 우주 배경에 대한 세부적인 세부 사항을 조사 할 수있는 능력에 대한 자신감을 갖게하며, 결국이 암흑 에너지의 성질에 빛을 던질 것입니다.
칼스트롬은“이러한 분극 실험의 성공으로 우주를 탐험하기위한 새로운 창이 열렸으며, 이는 우리가 인플레이션 시대의 중력파를 관찰함으로써 우주의 첫 순간을 조사 할 수있게 해줄 것”이라고 말했다.
CBI 데이터의 분석은 NRAO (National Radio Astronomy Observatory) 및 CITA (Canadian Institute for Theorytical Astrophysics)의 그룹과 공동으로 수행됩니다.
"이론과 관측의 놀라운 수렴, 암흑 물질과 암흑 에너지와 같은 신비로 가득 찬 우주, 환상적인 신기술이 가득한 우주론 연구에서 정말 흥미로운 시간입니다. 여기에는 근본적인 발견의 엄청난 잠재력이 있습니다." CBI 팀의 공동 저자이자 핵심 멤버 인 NRAO의 Steve Myers는 처음부터 말합니다.
CITA의 책임자이자 논문의 공동 저자 인 Richard Bond에 따르면,“80 년대 초의 이론가로서, 우리가 처음으로 우주 마이크로파 배경 분극의 크기가 그 자체로 발견하려는 영웅적인 노력 인 미세한 온도 변화는, 먼 미래에도 그러한 미세한 신호가 드러날 것이라는 희망적인 생각으로 보였습니다. 이러한 분극 검출을 통해 CBI와 같은 실험의 놀라운 기술 발전 덕분에 원하는 것이 현실이되었습니다. CITA 팀이 CBI 팀의 일원으로서 이러한 신호를 공개하고 우주 구조 형성 및 진화의 표준 모델로 등장한 것에 대한 그들의 우주적 중요성을 해석하는 데 CITA가 전적으로 참여한 것은 우리의 특권이었습니다.”
Readhead와 그의 CBI 팀을위한 다음 단계는 더 많은 데이터를 가져 와서 이러한 편광 관측을 크게 개선하고, 자연에 대한 단서를 찾기위한 목표로 편광 방출이 전체 강도에서 정확히 벗어 났는지 여부를 테스트하는 것입니다. 암흑 물질과 암흑 에너지.
CBI는 직경이 각각 약 3 피트이고 10 개의 주파수 채널에서 작동하는 13 개의 개별 안테나로 구성되어 있으며 전체 악기가 780 개의 간섭계 세트로 작동하도록 설정되어 있습니다. CBI는 칠레의 고원 고원 인 라노 드 차잔 토르 (Llano de Chajnantor)에 위치하고 있으며 16,800 피트에 달하는 고도의 고도로 사용 된 가장 정교한 과학 장비입니다. 실제로 망원경은 너무 커서 과학 팀의 일원은 병에 든 산소를 가지고 있어야 작업을 수행 할 수 있습니다.
CBI를 편광 기능으로 업그레이드하는 것은 Kavli Operating Institute의 관대 한 지원에 의해 지원되었으며,이 프로젝트는 Barbara와 Stanley Rawn Jr의 지속적인 지원에 감사의 말을 전합니다. 또한 CBI는 National Science Foundation의 지원을받습니다. 캘리포니아 공과 대학 (California Institute of Technology)과 캐나다 고급 연구소 (Canadian Institute for Advanced Research)는 시카고 대학 (University of Chicago)의 Maxine and Ronald Linde, Cecil and Sally Drinkward, Kavli Cosological Physics (카 블리 우주 과학 연구소)로부터 많은 지원을 받았습니다.
위에서 언급 한 과학자 외에도 오늘 Science Express 논문은 C. Contaldi와 J.K. CITA의 J.L. Sievers가 공동 저술했습니다. 칼 테크와 시카고 대학교의 카트라이트와 S. 파딘; NRAO의 B. S. Mason 및 M. Pospieszalski; C. Achermann, P. Altamirano, L. Bronfman, S. Casassus 및 J. May 모두 칠레 대학교; C. Dickinson, J. Kovac, T. J. Pearson 및 Caltech의 M. Shepherd; UC 버클리의 홀자 펠; 시카고 대학의 E. M. Leitch 및 C. Pryke; 토론토 대학교와 앨버타 대학교의 D. 포고 시안; 칠레 콘셉 시온 대학의 R. Bustos, R. Reeves 및 S. Torres.
원본 출처 : Caltech 뉴스 릴리스
