우리 우주는 엄청나게 광대하고, 대부분 신비 롭고 일반적으로 혼란 스럽습니다. 우리는 크고 작은 규모로 질문을 복잡하게 둘러싼 다. 우리는 입자 물리학의 표준 모델과 같이 (물리학자는 최소한) 기본적인 아 원자 상호 작용을 이해하고 우주가 어떻게 시작되었는지에 대한 빅뱅 이론을 이해하여 과거에 대한 우주 이야기를 만들어냅니다. 138 억 년.
그러나 이러한 모델의 성공에도 불구하고 여전히해야 할 일이 많습니다. 예를 들어, 세계에서 관측 된 가속 우주의 배후에있는 원동력에 부여하는 암흑 에너지는 무엇입니까? 그리고 스케일의 반대쪽 끝에서, 중성미자는 정확히 무엇입니까? 아무것도 상호 작용하지 않고 우주를 압축하고 확대하는 유령 같은 작은 입자?
언뜻보기에이 두 가지 질문은 규모와 성격, 그리고 우리가 대답 할 필요가 있다고 가정 할 수있는 모든면에서 근본적으로 다른 것처럼 보입니다.
그러나 한 번의 실험으로 두 가지 모두에 대한 답이 드러날 수 있습니다. 유럽 우주국 망원경은 암흑 에너지가 격노 한 것으로 생각되는 약 100 억 년 전으로 거슬러 올라가는 어두운 우주를지도로 설정했습니다. 파헤쳐 보자.
크게 가서 집에가
파내려면 찾아봐야합니다. 길. 우리 우주는 광대하고 빛나는 거미줄과 닮은 은하 (우리는 여기서 수십억 광년이라고 말하는 사람들)보다 훨씬 더 큰 비늘로 이루어져 있습니다. 이 거미줄은 비단이 아니라 은하로 만들어졌습니다. 빽빽하고 덩어리 진 결절을 연결하는 길고 얇은 은하의 덩굴손. 이 노드들은 은하의 번화 한 도시들과 수천 개의 은하계에 이르는 광대하고 넓은 가스 벽으로 가득합니다. 그리고이 구조들 사이에는 우주에서 가장 많은 양을 차지하는 거대한 우주 공극, 하늘의 사막이 전혀 채워져 있지 않습니다.
이것을 우주 웹이라고하며 우주에서 가장 큰 것입니다.
이 우주 웹은 가장 약한 힘, 즉 중력에 의해 수십억 년 동안 천천히 건설되었습니다. 우주가 현재 크기의 가장 작은 부분이었을 때 거슬러 올라가면 거의 완벽하게 균일했습니다. 그러나 여기서 "거의"는 중요합니다. 우주마다 구석 구석이 평균보다 약간 붐비고 다른 구석 구석은 조금씩 밀도가 약간 씩 다릅니다.
시간이지나면서 중력은 놀라운 일을 할 수 있습니다. 우리의 우주 웹의 경우, 평균보다 약간 높고 밀도가 높은 지역은 중력이 조금 더 강하여 주변 환경을 끌어 들이고, 그 덩어리를 훨씬 더 매력적으로 만들었고, 더 많은 이웃을 끌었습니다. 곧.
이 과정을 10 억 년 동안 빨리 진행하면 자신 만의 우주 웹을 성장시킬 수 있습니다.
보편적 인 조리법
이것이 일반적인 그림입니다. 우주 웹을 만들려면 "물건"이 필요하고 중력이 필요합니다. 그러나 실제로 흥미로운 부분은 세부 사항, 특히 물건의 세부 사항입니다.
서로 다른 종류의 물질이 서로 뭉쳐 구조를 형성합니다. 어떤 종류의 물질은 스스로 얽히거나 응고되기 전에 과도한 열을 제거해야하는 반면 다른 물질은 가장 가까운 파티에 쉽게 합류 할 수 있습니다. 어떤 종류의 물질은 중력이 효율적으로 작업을 수행 할 수있을 정도로 느리게 이동하는 반면, 다른 종류의 물질은 너무 함대적이고 민첩하여 중력이 약한 손을 거의 get 수 없습니다.
요컨대, 우주의 성분을 바꾸면 다른 모양의 우주 웹이 생깁니다. 하나의 시나리오에서, 다른 시나리오와 비교하여 더 풍부한 클러스터와 더 적은 빈 공간이있을 수 있으며, 여기서 공간은 클러스터가 전혀 형성되지 않은 채 코스모스의 초기에 완전히 지배적입니다.
특히 흥미로운 성분 중 하나는 상술 한 유령 입자 인 중성미자이다. 중성미자는 너무 가볍기 때문에 거의 빛의 속도로 이동합니다. 이것은 우주에서 "평활화"구조의 효과를 갖는다 : 중력은 단순히 그 일을 할 수없고 중성미자를 작은 작은 공으로 끌어 당길 수 없다. 따라서 우주에 너무 많은 중성미자를 추가하면 전체 은하계와 같은 것들이 초기 우주에서 형성되지 않을 수 있습니다.
작은 문제, 큰 해결책
이것은 우주 웹 자체를 중성미자 연구를위한 거대한 물리학 실험실로 사용할 수 있음을 의미합니다. 웹의 구조를 조사하고 웹을 다양한 부분 (클러스터, 보이드 등)으로 분류하면 중성미자를 놀랍도록 직접 처리 할 수 있습니다.
신경질적인 문제는 하나뿐입니다. 뉴트리노는 우주에서 유일한 성분은 아닙니다. 중요한 혼란 요소 중 하나는 우주를 찢어 버리는 신비한 힘인 암흑 에너지의 존재입니다. 그리고 당신이 의심 할 수 있듯이, 이것은 주요 방식으로 우주 웹에 영향을 미칩니다. 결국 빠르게 확장하는 우주에서 큰 구조물을 건설하는 것은 어렵습니다. 우주 웹의 한 부분 (예 : 은하단) 만 보면 중성미자 효과와 암흑 에너지 효과의 차이를 알려주는 정보가 충분하지 않을 수 있습니다. 물건."
전 인쇄 저널 arXiv에 온라인으로 게재 된 최근 논문에서 천문학 자들은 유럽 우주국 (European Space Agency)의 유클리드 임무와 같은 다가오는 은하계 조사가 중성미자와 암흑 에너지 특성을 발견하는 데 어떻게 도움이 될지를 설명했다. 유클리드 위성은 수백만 개의 은하의 위치를 매핑하여 우주 웹의 매우 광범위한 초상화를 그릴 것입니다. 그리고 그 구조 안에서 중성미자와 암흑 에너지와 같은 성분에 의존하는 과거는 우리 우주의 역사를 암시합니다.
우주에서 가장 밀도가 높고 바쁜 장소 (은하단)와 우주에서 가장 외롭고 비어있는 장소 (공극)의 조합을 보면 암흑 에너지의 특성 (시대를 예고 할 것)에 대한 답을 얻을 수 있습니다 완전히 새로운 물리 지식)과 중성미자의 성질 (정확히 같은 일을 할 것입니다). 예를 들어 우리는 암흑 에너지가 악화되고 있거나 향상되고 있거나 심지어 동일하다는 것을 배울 수 있습니다. 그리고 우리는 얼마나 큰 중성미자인지 또는 그들 중 얼마나 많은 사람들이 우주를 떠 다니는지 배울 수 있습니다. 그러나 어쨌든 실제로 볼 때까지 무엇을 얻을 수 있는지 말하기는 어렵습니다.
폴 엠. 셔터 천체 물리학 자입니다 오하이오 주립대 학교, 의 주인 우주인에게 물어보세요 과 우주 라디오의 저자 우주에서의 당신의 장소.
