암흑 물질은 처음 제안 된 이래로 수수께끼였습니다. 과학자들은 그것의 존재에 대한 직접적인 증거를 찾으려고 노력할뿐만 아니라, 지난 수십 년 동안 이론적 모델을 개발하여 그것이 작동하는 방식을 설명하는 데 보냈습니다. 최근 몇 년 동안, 플랑크 미션 데이터에 의해 뒷받침되는 관측으로 암흑 물질은 "차가운"우주에 덩어리로 분포되어 있다는 개념이 널리 알려져 있습니다.
그러나 국제 연구팀이 만든 새로운 연구는 다른 그림을 그렸습니다. 킬로도 조사 (KiDS)의 데이터를 사용하여이 연구자들은 수백만의 먼 은하에서 나오는 빛이 가장 큰 규모의 물질의 중력 영향에 어떻게 영향을 받는지 연구했습니다. 그들이 발견 한 것은 암흑 물질이 이전에 생각했던 것보다 공간 전체에 더 매끄럽게 분포되어있는 것으로 나타났습니다.
지난 5 년 동안 KiDS 조사는 칠레의 ESO La Silla Paranal Observatory에서 가장 큰 망원경 인 VST Survey Telescope (VST)를 사용하여 남쪽 밤하늘의 1500 평방도를 조사했습니다. 이 공간은 약한 중력 렌즈 및 광도계 적색 이동 측정을 사용하여 4 개의 대역 (UV, IR, 녹색 및 적색)에서 모니터링되었습니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따라 중력 렌즈는 거대한 물체의 중력장이 어떻게 빛을 구부리는지를 연구합니다. 한편, 적색 편이는 빛이 스펙트럼의 적색 끝쪽으로 이동하는 정도를 측정하여 다른 은하가 우리로부터 멀어지는 속도를 측정하려고 시도합니다 (즉, 파장이 길수록 소스가 멀어 질수록).
중력 렌즈는 우주가 어떻게 만들어 졌는지 결정할 때 특히 유용합니다. 람다 CDM (Lambda Cold Dark Matter) 모델로 알려진 현재의 우주 론적 모델은 암흑 에너지가 우주의 팽창을 늦게 가속시키는 원인이되고 암흑 물질은 책임이있는 거대한 입자로 구성되어 있다고 말합니다. 우주 구조 형성.
우주의 깎아 지른듯한이 기술에 대한 약간의 변형을 사용하여 연구팀은 우주에서 가장 큰 구조물 (예 : 수퍼 클러스터 및 필라멘트)의 존재에 의해 먼 은하에서 나오는 빛을 연구했습니다. Argelander Institute for Astronomy (AIfA)의 천문학 자이자 논문의 저자 인 헨드릭 힐데브란트 (Hendrik Hildebrandt) 박사는 스페이스 매거진에게 이메일을 통해 다음과 같이 말했습니다.
“보통 우리는 하나의 큰 덩어리를이 빛의 편향을 일으키는 은하단과 같이 생각합니다. 그러나 우주 전체에도 문제가 있습니다. 먼 은하에서 나오는 빛은 소위 대규모 구조에 의해 지속적으로 반사됩니다. 이로 인해 하늘에 가까운 은하들은 같은 방향으로“지시”게됩니다. 아주 작은 효과이지만 은하의 많은 표본에서 얻은 통계적 방법으로 측정 할 수 있습니다. 우리는 같은 방향으로 은하계가 얼마나 강한지를 가리키는지를 측정 할 때 이와 같은 대규모 구조의 통계적 특성 (예 : 평균 물질 밀도와 물질이 얼마나 강력하게 집결 / 집합되어 있는가”
이 기술을 사용하여 연구팀은 450 평방 도의 KiDS 데이터를 분석했는데 이는 전체 하늘의 약 1 %에 해당합니다. 이 공간에서 약 1,500 만 은하에서 나오는 빛이 그들과 지구 사이에있는 모든 물질과 어떻게 상호 작용하는지 관찰했습니다.
VST에서 얻은 매우 선명한 이미지와 고급 컴퓨터 소프트웨어를 결합한이 팀은 우주 전단으로 이루어진 가장 정밀한 측정 중 하나를 수행 할 수있었습니다. 흥미롭게도 그 결과는 지금까지 우주에서 가장 포괄적 인 매퍼였던 ESA의 플랑크 임무에서 생성 된 결과와 일치하지 않았습니다.
플랑크 임무는 우주 마이크로파 배경 (CMB)에 관한 놀랍도록 상세하고 정확한 정보를 제공했습니다. 이것은 천문학 자들이 초기 우주를지도 화하고이시기에 물질이 어떻게 분포되었는지에 대한 이론을 개발하는 데 도움이되었습니다. 힐데브란트는 다음과 같이 설명했다.
“Planck는 우주 극초단파 배경의 온도 변동, 즉 빅뱅 이후 40 만 년이 지난 물리적 프로세스에서 정밀한 정밀도로 많은 우주 론적 파라미터를 측정합니다. 이러한 매개 변수 중 두 가지는 우주의 평균 물질 밀도와이 물질이 얼마나 강력하게 모여 있는지에 대한 척도입니다. 우리는 우주 전단을 사용하여이 두 매개 변수를 측정하지만 훨씬 최근의 우주 시간 (빅뱅 이후 수십억 년 전 또는 ~ 100 억 년 후)을 측정합니다.
그러나 Hildebrandt와 그의 팀은 이러한 매개 변수의 값이 Planck에서 찾은 것보다 현저히 낮은 값을 찾았습니다. 기본적으로 그들의 우주 전단 결과는 우주에 물질이 적고 플랑크 결과가 예측 한 것보다 군집이 적다는 것을 암시합니다. 이 결과는 앞으로 우주론 연구와 이론 물리학에 영향을 미칠 것으로 보인다.
암흑 물질은 표준 방법으로는 탐지 할 수 없습니다. 블랙홀과 마찬가지로이 물질의 존재는 가시적 인 물질에 미치는 관찰 가능한 중력 효과에서만 유추 할 수 있습니다. 이 경우, 그 존재와 기본적 성격은 지난 138 억 년 동안 우주의 진화에 어떤 영향을 미쳤는가에 의해 측정됩니다. 그러나 결과가 상충되는 것으로 보이므로 천문학자는 이제 이전에 보유한 개념 중 일부를 재고해야 할 수도 있습니다.
힐데브란트는“우리는 우주의 주요 성분 (암흑 물질과 암흑 에너지)을 이해하지 못하기 때문에 몇 가지 옵션이 있습니다. 예를 들어, 다양한 형태의 암흑 에너지 (아인슈타인의“우주적 상수”인 가장 단순한 가능성보다 더 복잡한)가 우리의 측정을 설명 할 수 있습니다. 또 다른 흥미로운 가능성은 이것이 우주 규모의 중력 법칙이 일반 상대성 이론과 다르다는 표시입니다. 우리가 지금 말할 수있는 것은 무언가가 옳지 않은 것 같습니다!”
