우리는 우주에 대해 뭔가 잘못되고 있습니다.
작은 별일 수도 있습니다. 특정 별이 실제보다 더 멀어 지거나 멀어지게하는 측정 문제는 천체 물리학자가 우주에서 거리를 측정하는 방법을 약간 조정하여 해결할 수 있습니다. 우주론의 오류 또는 일련의 오류-또는 우주의 기원과 진화에 대한 우리의 이해 일 수도 있습니다. 이 경우 공간과 시간의 전체 역사가 엉망이 될 수 있습니다. 그러나 문제가 무엇이든간에 그것은 우주에 대한 주요한 관찰이 서로 의견이 맞지 않게합니다. 한 가지 방법으로 측정하면, 우주는 일정한 비율로 팽창하고있는 것 같습니다. 다른 방식으로 측정하면 우주는 다른 속도로 확장되고있는 것으로 보입니다. 그리고 새로운 논문에서 알 수 있듯이 최근에는 측정이 더 정확 해졌더라도 이러한 불일치가 커졌습니다.
노스 캐롤라이나 주립 대학 (North Carolina State University)의 이론 우주 론자이며 새로운 논문의 공동 저자 인 Katie Mack는“우주론에 대한 우리의 이해가 올바르다면이 모든 다른 측정치가 우리에게 동일한 답을 주어야한다고 생각한다. .
가장 유명한 두 가지 측정은 서로 매우 다르게 작동합니다. 첫 번째는 CoMB (Cosmic Microwave Background) : Big Bang 이후 첫 순간부터 남은 마이크로파 방사에 의존합니다. 우주 론자들은 CMB 재단에 우주의 전체 역사에 대한 이론적 모델을 구축했습니다. CMB 기초는 매우 자신감이 있으며 완전히 새로운 물리학이 필요합니다. Mack은 이들을 합쳐서 허블 상수 (Hub)에 대해 상당히 정확한 수를 만들어 낸다.
두 번째 측정은 Cepheids로 알려진 인근 은하에서 초신성과 반짝이는 별을 사용합니다. 천문학 자들은이 은하들이 우리로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 그리고 얼마나 빨리 우리로부터 멀어지고 있는지를 측정함으로써 허블 상수를 매우 정확하게 측정한다고 믿고 있습니다. 그리고 그 방법은 다른 HO를 제공합니다.
맥은 라이브 사이언스에 "우리가 다른 답변을 받고 있다면 우리가 모르는 것이 있다는 것을 의미한다"고 말했다. "이것은 실제로 우리가 관심을 갖고있는 우주의 현재 팽창 속도를 이해하는 것만이 아니라 우주가 어떻게 진화했는지, 팽창이 어떻게 진화했는지, 그리고이 모든 일을해온 우주 시간을 이해하는 것입니다. 시각."
NCSU의 우주 론자이자 논문의 저자 인 Weikang Lin은 문제의 전체적인 그림을 개발하기 위해 한 곳에서 H0를 "제한"하는 모든 다른 방법을 마무리하기로 결정했다고 말했다. 이 논문은 아직 공식적으로 동료 검토 또는 출판되지 않았으며, 프리 프린트 서버 arXiv에서 이용 가능합니다.
"제한"의 의미는 다음과 같습니다. 물리학에서 측정하면 정확한 답이 나오지 않습니다. 대신 가능한 답변의 범위를 제한합니다. 이러한 제약 조건을 함께 살펴보면 공부하고있는 것에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 망원경을 통해 우주의 빛의 점이 빨간색, 노란색 또는 주황색임을 알 수 있습니다. 다른 사람은 우주의 다른 대부분의 조명보다 밝지 만 태양보다 덜 밝다고 말할 수 있습니다. 또 다른 사람은 그것이 행성처럼 빠른 하늘을 가로 질러 움직이는 것을 말해 줄 것입니다. 그러한 제약 중 어느 것도 스스로 당신에게 많은 것을 말하지는 않지만 함께 모아서 당신이 화성을보고 있다고 제안합니다.
Lin, Mack 및 세 번째 공동 저자 인 NCSU 대학원생 Liqiang Hou는 두 상수에 대한 제약을 살펴 보았습니다. H0와 우주의 "질량 분율"이라고 불리는 것은 Ωm으로 표시됩니다. 에너지, 그리고 얼마나 중요합니다. Lin 교수는 H0의 많은 측정 값도 Ωm을 제한하므로 함께 살펴 보는 것이 유용하다고 말했다.
이 화려한 음모를 만들었습니다.
WMAP으로 표시된 확장 된 자홍색 타원형은 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe로 알려진 CMB에 대한 과거의 주요 NASA 연구를 기반으로 가능한 질량 분율과 허블 상수의 범위입니다. CV SN ( "Cepheid-Calibrated Type-Ia Supernovae"의 약자)으로 표시된 노란색 열은 우주의 질량 분율을 제한하지 않지만 H0을 제한하는 세퍼드-초신성 측정을 나타냅니다. SN P ( "Type-Ia Supernovae Pantheon"의 약자)라고 표시된 빨간색 막대는 우주의 질량 분율에 대한 주요 제약입니다.
WMAP 및 CV SN의 가장자리가 대부분 빨간색 막대 외부에서 겹치는 것을 볼 수 있습니다. Mack는 몇 년 전 불일치의 그림이라고 말했다. 두 측정치가 서로 다른 답을 얻었음에도 불구하고 약간의 비틀림과 호환되지 않을 정도로 중요하지는 않다.
그러나 최근에는 Planck Collaboration이라는 그룹에서 CMB를 새로 측정했습니다. 2018 년에 최신 데이터 세트를 발표 한 Planck Collaboration은 Planck라고 표시된 줄거리에 검은 색 은색으로 표시되는 우주의 질량 분율과 팽창 속도에 대해 매우 엄격한 제약 조건을 적용했습니다.
이제 저자들은 우주의 두 가지 다른 그림이 등장한다고 썼습니다. 플랑크와 WMAP는 H0과 Ωm을 제한하는 다양한 접근 방식과 함께 거의 호환됩니다. 줄거리에 흰색 대시 원 안에 우주가 얼마나 빠르게 확장되고 있으며 얼마나 많은 물질이 만들어 졌는지 비슷한 대답을 할 수있는 곳이 있습니다. 플롯의 거의 모든 모양이 해당 원을 통과 함을 알 수 있습니다.
그러나 우리 지역 우주에서 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 그리고 얼마나 빨리 움직이는 지에 근거한 가장 직접적인 측정은 동의하지 않습니다. Cepheid 측정은 오른쪽에 있으며 오류 막대 (가능한 값의 범위를 나타내는 희미한 노란색 비트)조차도 점선 원을 통과하지 않습니다. 그리고 그것은 문제입니다.
스탠포드 대학의 우주론자인 리사 웨 슬러 (Risa Wechsler)는“지난 몇 달 동안이 분야에서 많은 활동이 있었다”고 말했다. "그래서 모든 것이 요약되어있는 것을 보는 것이 정말 좋습니다. 기본 매개 변수 인 H0 및 Ωm으로 프레임을 지정하면 실제로 명확 해집니다."
그러나 Wechsler는 Live Science에 결론을 내리지 않는 것이 중요하다고 말했다.
"사람들은 새로운 물리학이 있다는 것을 의미 할 수 있고 정말 흥미로울 것이므로 이것에 대해 흥분하고 있습니다."
CMB 모델이 어떤 식 으로든 잘못되었을 수 있으며, 물리학 자들이 우주를 이해하는 방식에있어 체계적인 오류가 발생하고 있습니다.
Wechsler는“모든 사람들은 그것을 좋아할 것입니다. 물리학 자들은 그들의 모델을 깨뜨리는 것을 좋아합니다. "하지만이 모델은 지금까지는 잘 작동하기 때문에 저를 설득 할만한 강력한 증거가 있어야합니다."
이 연구는 단 하나의 새로운 물리를 도입함으로써 지역 우주의 세 피드 측정을 다른 모든 것과 일치시키는 것이 어려울 것이라고 맥은 말했다.
맥은 초신성 세 피드 계산이 잘못되었다고 말했다. 물리학 자들이 우리 지역 우주의 거리를 잘못 측정하고있을 수 있으며, 이로 인해 계산이 잘못 될 수 있습니다. 그러나 그 계산 오류가 무엇인지 상상하기는 어렵습니다. 많은 천체 물리학 자들은 처음부터 로컬 거리를 측정했으며 비슷한 결과를 얻었습니다. 저자가 제기 한 한 가지 가능성은 우리가 은하와 중력이 적은 이상한 우주 덩어리에 살고 있기 때문에 우리 동네가 우주 전체보다 빠르게 확장되고 있다는 것입니다.
그녀는 문제에 대한 답이 모퉁이를 돌 수 있다고 말했다. 그러나 몇 년 또는 수십 년이 더 걸릴 가능성이 높습니다.
"이것은 우주에서 새로운 것이거나 우리가 측정에 대해 이해하지 못하는 것"이라고 그녀는 말했다.
Wechsler는 후자에 대해 내기를 할 것이라고 말했다-아마도 관련된 측정 중 일부에 오차 막대에 대해 옳지 않은 것이있을 수 있으며, 일단 해결되면 그림이 더 잘 어울립니다.
다가오는 측정은 모순을 명확하게 설명 할 수 있습니다.이를 설명하거나 높이면서 새로운 물리학 분야가 필요하다는 것을 암시합니다. 2020 년에 온라인으로 출시 될 예정인 Large Synoptic Survey Telescope는 수억 개의 초신성을 발견 할 것이며, 천체 물리학 자들이 은하 사이의 거리를 측정하기 위해 사용하는 데이터 세트를 크게 개선해야합니다. 결국 맥은 중력파 연구는 우주의 확장을 제한하기에 충분할 것이며 우주론에 또 다른 수준의 정밀도를 추가해야한다고 말했다. 그녀는 물리학 자들이 물체가 실시간으로 서로 멀어지는 것을 볼 수있을 정도로 민감한 기기를 개발할 수도 있다고 말했다.
그러나 현재 우주 론자들은 여전히 우주를 측정하는 것이 왜 합리적이지 않은지 궁금해하고 있습니다.
