이중 이미지 중력 렌즈를 갖춘 퀘이사는 우주가 얼마나 빨리 확장되는지 알아낼 수 있습니다

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우주는 얼마나 빨리 확장되고 있습니까? 그것은 천문학 자들이 정확하게 대답 할 수 없었던 질문입니다. 그들은 우주의 확장 률의 이름 인 허블 상수 또는 허블의 법칙을 가지고 있습니다. 그러나 측정 값은 계속해서 다른 값으로 나오고 천문학 자들은이 문제에 대해 수십 년 동안 계속 논쟁 해 왔습니다.

허블 상수를 측정하는 기본 아이디어는 먼 표준 광원, 즉 '표준 양초'라고하는 가변형 별과 같은 원거리 광원을보고 빛의 적색 이동을 측정하는 것입니다. 그러나 천문학자는 아무리해도 합의 된 가치를 내놓을 수 없으며 단지 다양한 가치를 내놓을 수 있습니다. 퀘이사와 중력 렌즈에 관한 새로운 연구가 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

우주가 확장되고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 우리는 이것을 약 100 년 동안 알고있었습니다. 멀리 떨어져있는 은하에서 나오는 빛은 우리로부터 멀어 질 때 적색 이동하며, 적색 이동이 보편적 인 확장을 위해 다른 값을 만들어 냈다는 것을 측정합니다.

"허블 상수는 우주의 물리적 규모를 정합니다."

UCLA 박사후 연구원이자 연구 책임자 인 Simon Birrer.

확장 속도는 메가 파섹 당 초당 킬로미터 단위로 측정되며 (km / s) / Mpc로 표시됩니다. 예를 들어, 10 (km / s) / Mpc의 속도로 확장되는 것은 1 메가 파섹 떨어져있는 공간에서 326 만 광년에 해당하는 두 지점이 10km / s의 속도로 서로 멀어지고 있음을 의미합니다. 둘째.

1920 년대에 처음 발견되었을 때, 확장 속도는 625 kps / Mpc 인 것으로 생각되었습니다. 그러나 1950 년대부터는 100 kps / Mpc 미만으로 더 나은 연구 결과가 나왔습니다. 지난 수십 년 동안 여러 연구에서 팽창률을 측정했으며 약 67 ~ 77 kps / Mpc의 속도로 나타났습니다.

그러나 과학은 하나의 가치를 가져야하는 것에 대한 일련의 답변을 받아들이지 않을 것입니다. 그렇다면 과학이 아닐 것입니다. 허블 상수는 단순히 우주의 팽창을 측정하는 것 이상의 것이기 때문에 과학자들은 허블 상수를 측정하기 위해 다른 방법을 계속 시도하고 있습니다.

UCLA 박사후 연구원이자 연구 책임자 인 사이먼 버러 (Simon Birrer)는“허블은 지속적으로 우주의 물리적 규모를 고정시킨다”고 말했다. 허블 상수에 대한 정확한 가치가 없다면 천문학 자들은 원격 은하의 크기, 우주의 나이 또는 우주의 확장 이력을 정확하게 결정할 수 없습니다. 그래서 그것을 올바르게 얻는 것은 큰 일입니다.

Royal Astronomical Society의 Monthly Notices에 방금 발표 된 새로운 연구는 허블 상수를 측정하는 새로운 방법을 시도하고 있습니다. 이 연구는 UCLA의 천문학 자 팀이 이끌 었으며, 지구에 도달하기 전에 빛이 중력 렌즈를 겪는 먼 퀘이사에 의존합니다.

퀘이사는 매우 밝은 물체입니다. 그것들은 또한 은하의 중심에있는 초대형 블랙홀에 의해 야기되는 것으로 생각되기 때문에 활성 은하 핵이라고도 불립니다. 그들이 방출하는 전자기 복사는 블랙홀 주위에 소용돌이 치는 가속 디스크에 의해 발생합니다. 구멍 주위의 디스크가 빨라짐에 따라 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다.

퀘이사는 매우 밝기 때문에 멀리서도 볼 수 있습니다. 이로 인해 학생들은 매혹적인 학습의 대상 일뿐만 아니라 허블의 법칙을 연구하기위한 마커로도 유용합니다.

중력 렌즈는이 연구에서 매우 멀리 떨어져있는 물체 인 퀘이사의 광원이 지구의 관측자에게 도달하기 전에 개입하는 은하에 직면 할 때 발생합니다. 은하의 극단은 유리 렌즈와 비슷한 방식으로 빛을 구부리기에 충분합니다. 결과는 일종의 '거울의 집'효과입니다. 아래 이미지는 모양을 보여줍니다. 중력 렌즈의 발견은 아인슈타인과 가장 밀접한 관련이 있지만 1979 년이 되어서야 관찰되었습니다.

이 연구는 이중 퀘이사에 중점을 두었습니다. 트윈 쿼 사라고도하는 이중 퀘이사는 서로 가까운 두 개의 쿼 사가 아니라 중력 렌즈 효과입니다. 이중 퀘이사를 사용하면 지구에 도달하기 전에 중간에 은하계 주위에 빛이 비춰져 퀘이사의 두 이미지가 생성됩니다. 이전의 연구에서는 우주의 팽창률을 결정하려고 시도하지 않았습니다.

퀘이사의 빛이 중간 은하 주위에서 구부러져 동일한 퀘이사의 두 이미지가 생성되면서 독특한 관찰 기회가 설정됩니다. 퀘이사의 개별 이미지를 생성하는 빛은 각 이미지로 다른 경로로 이동합니다. 퀘이사의 빛이 변동함에 따라 두 이미지 각각의 깜박임 사이에 지연이 발생합니다.

플리커들 사이의 시간 지연을 측정하고, 개입하는 은하의 질량을 알면서, 팀은 지구, 수정 은하계와 퀘이사 사이의 거리를 추론했습니다. 퀘이사와 은하의 적색 편이를 알면 과학자들은 우주가 얼마나 빨리 확장되고 있는지 추정 할 수있었습니다.

이 연구는 SDSS J1206 + 4332라는 이중 퀘이사에 중점을 두 었으며 Hubble Space Telescope, Gemini 및 W.M.의 데이터에 의존했습니다. Keck 관측소 및 중력 렌즈의 우주론 모니터링 또는 COSMOGRAIL 네트워크에서. 이 팀은 몇 년 동안 이중 퀘이사의 매일 이미지를 찍어 깜박임 사이의 시간 지연을 매우 정확하게 측정했습니다. 다른 데이터와 결합하면 천문학 자들은 허블 상수의 가장 좋은 측정 값 중 하나를 얻을 수있었습니다.

UCLA 물리 및 천문학 교수 인 Tommasso Treu 교수와 논문의 수석 저자 인 Tommasso Treu는“이 측정법의 장점은 다른 측정법과는 상관없이 상호 보완 적이라는 점입니다.

그렇다면 얼마나 빨리 확장되고 있습니까?

“… 우주는 좀 더 복잡합니다.

UCLA 물리학과 천문학의 Tommasso Treu 교수.

이 팀은 메가 파섹 당 초당 72.5km의 허블 상수 값을 찾았습니다. 이것은 허블 상수를 측정하기 위해 표준 초로 먼 초신성을 사용하는 다른 측정과 일치합니다. 그러나 Cosmic Microwave Background를 사용하여 측정하는 측정보다 약 7 % 높습니다.

허블의 법칙에 대한 논쟁이 끝나지 않았습니다. 여전히 측정 방법간에 잔소리가 남아 있습니다. 무슨 뜻이에요? Treu는“이러한 가치 사이에 실제 차이가 있다면 그것은 우주가 좀 더 복잡하다는 것을 의미합니다. Treu는 또한 측정 중 하나 또는 세 가지 모두 잘못되었다고 말했습니다.

이 팀은 쿼사 렌즈 측정 방법을 계속 사용할 것입니다. 그들은 우주의 팽창률을 더욱 정확하게 측정하기 위해 40 개의 4 중 퀘이사를보고 있습니다.