간단히 말해서, 암흑 물질은 우주의 질량을 구성하는 것뿐만 아니라 은하가 쌓이는 발판 역할을합니다. 그러나이 불가사의하고 보이지 않는 덩어리의 증거를 찾으려면 과학자들은 블랙홀을 연구하는 데 사용되는 것과 유사한 간접적 인 방법에 의존해야합니다. 본질적으로 암흑 물질의 존재가 주변의 별과 은하에 어떤 영향을 미치는지 측정합니다.
지금까지 천문학 자들은 중형 및 대형 은하 주변에서 암흑 물질 덩어리의 증거를 발견했습니다. 의 데이터 사용 허블 우주 망원경 UCLA와 NASA JPL의 천문학 자 팀은 새로운 관측 기술을 통해 암흑 물질이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 작은 덩어리를 형성 할 수 있음을 발견했습니다. 이 발견은 이번 주 미국 천문 학회 (AAS) 235 차 회의에서 발표되었습니다.
암흑 물질에 대해 가장 널리 받아 들여진 이론은 그것이 양자 음 (일명 정상 또는 "발광"물질)과 같은 물질, 즉 양성자, 중성자 및 전자로 구성되어 있지 않다고 말합니다. 대신, 암흑 물질은 중력, 기본 힘 중 가장 약한 힘, 즉 다른 것들은 전자기력, 강함 및 약한 핵력을 통해서만 정상적인 물질과 상호 작용하는 알려지지 않은 아 원자 입자로 구성됩니다.
또 다른 널리 수용되는 이론은 암흑 물질이 다른 유형의 입자에 비해 느리게 움직이므로 덩어리가 발생하기 쉽다는 것입니다. 이 아이디어에 따르면, 우주는 작은 것에서 큰 것까지 광범위한 암흑 물질 농도를 포함해야합니다. 그러나 지금까지 작은 농도는 관찰되지 않았습니다.
연구팀은 허블의 와이드 필드 카메라 3 (WFC3)에서 얻은 데이터를 사용하여 8 개의 먼 은하 (일명 퀘이사)의 밝은 핵에서 나오는 빛을 측정하여이 작은 덩어리에 대한 증거를 찾아 이동하면서 그것이 미치는 영향을 확인했습니다. 공간을 통해. 이 기술은 천문학 자들이 먼 은하, 성단, 심지어 외계 행성을 연구하기 위해 일반적으로 사용하는 중력 렌즈로 알려져 있습니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 원래 예측 된이 기술은 큰 우주 물체의 중력에 의존하여 더 먼 물체의 빛을 뒤 틀고 확대합니다. 관찰 팀의 일원 인 UCLA의 Daniel Gilman은 그 과정을 다음과 같이 설명했습니다.
“이 8 개의 은하 각각이 거대한 돋보기라고 상상해보십시오. 작은 암흑 물질 덩어리는 돋보기에서 작은 균열처럼 작용하여 유리가 매끄러 울 것으로 예상되는 것과 비교하여 4 개의 퀘이사 이미지의 밝기와 위치를 변경합니다.”
희망대로 허블 이미지는이 8 개의 퀘이사에서 나오는 빛이 망원경의 시선을 따라 그리고 전경 렌즈 은하에서 작은 덩어리의 존재와 일치하는 렌즈 효과의 영향을 받았다는 것을 보여주었습니다. 8 개의 퀘이사와 은하들은 정확하게 정렬되어 뒤틀림 효과로 인해 각 퀘이사의 4 개의 왜곡 된 이미지가 생성되었습니다.
이 팀은 정교한 컴퓨팅 프로그램과 집중적 인 재구성 기술을 사용하여 왜곡 수준을 암흑 물질의 영향없이 퀘이사가 어떻게 나타나는지에 대한 예측과 비교했습니다. 이 측정은 암흑 물질 농도의 질량을 계산하는 데에도 사용되었으며, 이는 은하수 자체의 암흑 물질 후광 질량의 1 / 10,000 ~ 1 / 100,000 배임을 나타냅니다.
소량의 농도가 처음 관찰 된 것 외에도이 팀의 결과는 "Cold Dark Matter"이론의 기본 예측 중 하나를 확인합니다. 이 이론은 암흑 물질이 느리게 움직이기 때문에 (또는“차가운”) 작은 농도에서 은하수의 몇 배에 이르는 거대한 구조물에 이르기까지 다양한 구조를 형성 할 수 있다고 가정합니다.
이 이론은 또한 우주의 모든 은하들이 "후광 (haloes)"으로 알려진 암흑 물질의 구름 안에 형성되어 그 안에 포함되었다고 명시하고있다. 소규모 덩어리의 증거 대신에, 일부 연구자들은 암흑 물질이 실제로“따뜻한”즉 빠른 속도로 움직일 수 있으며, 따라서 더 작은 농도를 형성하기에는 너무 빠르다고 제안했습니다.
그러나 새로운 관측은 Cold Dark Matter 이론과 그것이 지원하는 우주론 모델 – Lambda Cold Dark Matter (? CDM) 모델이 옳다는 확실한 증거를 제공합니다. 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학 (UCLA)의 Tommaso Treu 교수님은 다음과 같이 설명했습니다. 허블 관측은 암흑 물질의 성질과 그것이 어떻게 행동하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
“우리는 차가운 암흑 물질 모델에 대해 매우 강력한 관측 테스트를 수행했으며 비행 색상으로 통과했습니다.”라고 그는 말했습니다. "거의 거의 30 년의 운영 끝에 허블은 망원경이 출시 될 때까지 꿈도 보지 못했던 근본적인 물리학과 우주의 본질에 대한 최첨단의 견해를 가능하게합니다."
NASA Jet Propulsion Laboratory의 연구원 인 Anna Nierenberg는 허블 설문 조사, 추가 설명 :
별이없는 암흑 물질 농도에 대한 사냥은 어려운 것으로 판명되었습니다. 그러나 허블 연구팀은 별의 중력 적 영향을 암흑 물질의 추적자로 찾을 필요가없는 기술을 사용했다. 이 팀은 8 개의 강력하고 먼 우주“가로등”을 목표로했으며, 이는 퀘이사 (대량의 빛을 방출하는 활성 블랙홀 주변 지역)입니다. 천문학 자들은 각 퀘이사의 블랙홀을 공전하는 산소와 네온 가스가 방출하는 빛이 확대 렌즈 역할을하는 거대한 전경 은하의 중력에 의해 어떻게 뒤틀리는지를 측정했습니다.
연구에서 발견 된 작은 구조의 수는 암흑 물질 입자의 성질이 덩어리의 수에 영향을 미치기 때문에 암흑 물질 입자의 성질에 대한 더 많은 단서를 제공합니다. 그러나 Dark Matter로 구성된 입자의 유형은 당분간 미스터리로 남아 있습니다. 운 좋게도 가까운 시일 내에 차세대 우주 망원경의 배치가 그 점에서 도움이 될 것으로 예상됩니다.
여기에는 JWST (James Webb Space Telescope)와 WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope)가 포함되며,이 망원경은 모두 10 년 동안 올라갈 것으로 예상되는 적외선 관측소입니다. 정교한 망원경, 분광계, 넓은 시야 및 고해상도를 갖춘이 망원경은 거대한 은하, 은하단 및 각각의 후광에 의해 영향을받는 전체 공간 영역을 관찰 할 수 있습니다.
이것은 천문학 자들이 암흑 물질의 본질과 그 구성 입자가 어떻게 보이는지 결정하는 데 도움이되어야합니다. 동시에, 천문학 자들은이 같은 도구를 사용하여 현재까지 간접적으로 만 연구 할 수있는 또 다른 위대한 우주의 신비인 다크 에너지에 대해 더 많이 배울 계획입니다. 신나는 시간이 다가옵니다!
