우주는 무엇으로 만들어 졌습니까? 실마리가 없더라도 걱정하지 마십시오. 천문학 자도 없습니다. 존스 홉킨스 대학교 (Johns Hopkins University)의 제임스 지 (James Jee)는 허블 우주 망원경 (Hubble Space Telescope)을 사용하여 두 은하 주변의 암흑 물질 농도에 대한 상세한지도를 만들었습니다. 그리고 천문학 자들은 새로운 힌트를 얻었습니다.
인터뷰 듣기 : 암흑 물질지도 (5MB)
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프레이저 가인 : 우리는 암흑 물질이라는 용어를 꽤 많이 들었습니다. 암흑 물질이 무엇인지 현재 이해하고 있습니까?
제임스 지 박사 : 암흑 물질에 대해 이야기하기 전에, 이제 천문학 자들이 오늘날 우주가 어떻게 만들어 졌는지 어떻게 믿어야하는지 언급해야합니다. 우리는 우주의 30 %가 중요하고 다른 70 %는 암흑 에너지이며 암흑 물질은 우주에서 물질의 90 % 이상을 구성한다고 믿습니다. 실험실에서는 아무도 암흑 물질을 감지하지 못하여 그 모양, 색 또는 냄새를 모르지만 그 증거가 있습니다. 우리는 소위 중력 렌즈로 탐지 할 수 있습니다.
프레이저 : 최근에 허블 우주 망원경을 사용하여 암흑 물질의 농도를 조사한 설문 조사를 수행했습니다. 그렇게하는 과정은 무엇입니까?
Dr. Jee : 암흑 물질은 내가 말했듯이 우주에서 물질의 90 %를 구성하며 암흑 물질을 찾는 가장 좋은 곳은 그것이 가장 많이있는 곳입니다. 그래서 우리는 허블 우주 망원경이 우주가 현재 나이의 절반이되었을 때 형성되는 가장 흥미로운 은하단 2 곳을 가리 켰습니다.
프레이저 : 그리고 당신은 무엇을 보았습니까?
지 박사 : 우리는 배경 은하의 스펙트럼 분포를 조사했습니다. 그 배경 은하의 왜곡을 조사함으로써 우리는 전경에서 암흑 물질의 밀도를 결정할 수있었습니다.
프레이저 : 이것을 올바르게 이해하는지 봅시다. 당신은 먼 은하계를보고 있었고, 빛이 우리를 향한 방향으로 변화하는 모습을 보면서 중력에 영향을 미치는 숨겨진 물질 덩어리가 어디에 있는지 감지 할 수있었습니다.
Dr. Jee : 맞습니다. 아마도 이것은 좋은 비유 일 것입니다. 돋보기를 사용하여 뉴스 기사를 읽고 있다고 가정하면 돋보기를 통해 글자가 얼마나 크게 보이는지 검사하여 렌즈의 힘 또는 두께를 유추 할 수 있습니다. 마찬가지로, 배경 은하의 왜곡 또는 확대를 보면 전경에서 암흑 물질의 밀도를 결정할 수 있습니다.
프레이저 : 그렇다면 암흑 물질과 우리가 볼 수있는 은하의 관계는 무엇입니까?
Dr. Jee : 우주에서 가장 중요한 문제이며 중력이 있습니다. 암흑 물질이 없다면 오늘날 우주에서 볼 수있는 대규모 구조로 은하를 형성하기가 매우 어렵습니다. 따라서 암흑 물질은 대규모 구조에서 은하 형성에 도움이됩니다.
프레이저 : 그렇다면 암흑 물질이 모이는 곳 어디에서나 우리 은하를 볼 가능성이 있는가?
Dr. Jee : 그렇습니다. 기본적으로 우리가 연구에서 찾은 것입니다. 사람들은 암흑 물질이 충돌이없는 입자이고 암흑 물질과 정상 물질이 함께 존재해야한다고 추측했습니다. 그러나 암흑 물질은 전자기파를 방출하지 않기 때문에 아무도 이것을 매우 명확하게 결정할 수 없었습니다. 우리가 허블을 사용하여 발견 한 것은 빛난 은하가 암흑 물질 후광의 가장 밀집된 지역에서 형성된다는 것입니다.
프레이저 : 이런 종류의 충돌이 일어나고 있음을 알면 (두 사람이 서로 손을 잡고있는 것처럼 보임)이 암흑 물질이 무엇인지에 대한 기존 이론을 버릴 수 있습니까?
Dr. Jee : 예, 이것은 우리에게 많은 단서를 제공합니다. 대부분의 사람들은 암흑 물질이 충돌이 없다고 생각하지만 수소 가스와 같은 충돌 특성을 가지고 있다고 제안하는 사람들도 있습니다. 암흑 물질이 함께 모이는 방식은 암흑 물질이 무엇인지에 대한 힌트를줍니다. 암흑 물질이 수소 원자와 같은 충돌 특성을 가지고 있고 서로 매우 자주 충돌한다고 가정하면 암흑 물질 후광의 매우 부드러운 분포를 볼 수 있습니다. 그러나 우리는이 구조들이 은하계의 질량과 같이 매우 뭉툭하다는 것을 발견했습니다. 암흑 물질 입자는 오늘날의 천문학에서 대부분의 이론에서 말하는 것처럼 충돌이없는 입자 일 것입니다.
프레이저 : 아, 알다시피,이 암흑 물질을 유발할 수있는 실제 입자는 너무 작거나 약하게 상호 작용하여 서로 뭉쳐지지 않습니다. 그리고 그들이 서로 뭉친다면 실제로는 더 많은 분포가 나타납니다. 그럼 당신이 얻은 결과에 기초하여, 다음 연구 단계는 무엇입니까?
Dr. Jee : Advanced Camera for Surveys 프로그램은 매우 흥미로운 15 개 이상의 은하단을 포함합니다. 이것들은 처음 두 결과입니다. 우리는 조사를 위해 15 개의 은하단을 완성하면 암흑 물질과 정상 물질이 중력에 의해 어떻게 상호 작용하는지 더 명확하게 파악할 수 있다고 생각합니다. 그리고 우리는 암흑 물질이 어떻게 우주의 대규모 구조의 형성에 기여하는지에 대한 더 명확한 생각을 가질 수 있습니다.
프레이저 : 그리고 지금까지해온 연구에 따르면 암흑 물질이 무엇인지에 대한 애완 동물 이론이 있습니까?
Dr. Jee : 음, Astro-ph 웹 사이트를 방문하면 사람들이 다양한 연구 논문을 업로드하는 웹 사이트이며 하루에 10 ~ 15 개의 논문이 있습니다. 그리고 이것에 대해 매우 매력적이고 그럴듯한 많은 추측이 있습니다. 그러나 암흑 물질의 본질은 지금부터 10 년 또는 15 년 후에 답변 될 수있을 것 같지만 우리는 여전히 찾고 있습니다. 우리의 연구는 전례없는 암흑 물질의 분해능으로 충돌 입자와 충돌없는 입자를 구별 할 수 있습니다.
프레이저 :이 작업을 수행 할 수있는 허블 이외의 다른 도구가 있습니까?
Dr. Jee : 지상 망원경을 사용하여 중력 렌즈를 만들 수 있습니다. 실제로 1990 년에 사람들은 중력 렌즈를 사용하여 암흑 물질을 처음 감지했습니다. 그러나 지상 망원경을 사용하여 중력 렌즈를 사용하면 해상도가 너무 떨어집니다. 다시 말해, 대기의 난기류는 중력 렌즈를 번져서 암흑 물질의 고품질 이미지를 볼 수 없습니다. 그러나 우주에서 망원경을 사용하면 배경 이미지의 모양이 흐려지지 않으므로 중력 렌즈 신호를 보존 할 수 있습니다. 우리는 암흑 물질 분포의 매우 높은 해상도 이미지를 얻을 수 있습니다.
프레이저 : 그리고 더 큰 악기는 당신에게 더 나은 그림을 줄 것입니다.
Dr. Jee : 물론입니다. 다음 망원경 인 JWST (James Webb Space Telescope)는 암흑 물질의 중요성에 대한 분해능을 10 배 이상 효과적으로 향상시킵니다.
프레이저. 10 배 해상도에서 크게 다른 점이 있다고 생각하십니까?
Dr. Jee : 암흑 물질 분포의 지구 적 형태는 크게 변하지 않지만,이 경우 우리는 은하계와 암흑 물질의 구조를 비교할 수 있습니다. 이 경우 암흑 물질 입자에 충돌 특성이 있는지 여부를 대답 할 수 있습니다. 처음에 나는 찾은 것이 충돌이없는 가설과 일치한다고 말했다. 그러나 암흑 물질 입자는 매우 작은 충돌 특성을 가질 수 있다는 몇 가지 제안이있었습니다. 그래서 우리는 암흑 물질과 은하 물질 사이의 오프셋을 결정할 수있었습니다. 이는 보통 입자와 암흑 입자 사이의 충돌 단면에 많은 제약을줍니다.
이 연구는 2005 년 12 월 13 일 Space Magazine에보고되었습니다.
