이미지 크레디트 : 버클리
암흑 물질은 모든 은하계를 둘러싸고있는 보이지 않는 물질의 후광입니다. 지금까지 천문학 자들은 암흑 물질이 우주에서 입자의 안개를 형성한다고 생각했지만 UC Berkeley와 MIT의 연구자들은 암흑 물질이 어떻게 큰 물질 덩어리에 모일 수 있는지에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 만들었습니다.
아직 발견되지 않은 우주의 4 분의 1을 구성하는“암흑 물질”은 균일 한 우주 안개가 아니며, 캘리포니아 대학 (University of California)의 천체 물리학자인 버클리 대학 (University of California)은 천문학에서 먼지 먼지처럼 춤추는 먼지 덩어리를 형성한다고 말합니다. 빛.
이번 주 Physical Review D에 제출 된 논문에서 UC Berkeley의 천문학 부교수 인 Chung Chung Pei Ma와 MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 Edmund Bertschinger는 암흑 물질 덩어리의 움직임이 대기 중 먼지 또는 꽃가루의 브라운 운동과 유사한 방식.
그들의 발견은 천체 물리학 자들이이 유령 우주의 암흑 물질의 진화를 계산하고 그것을 관측 가능한 우주와 조화시킬 수있는 새로운 방법을 제공해야한다고 Ma는 말했다.
암흑 물질은 30 년 이상 천문학에있어 잔인한 문제였습니다. 은하 내 별과 은하 내 별은 우리가 볼 수있는 것보다 더 많은 물질이 있음을 나타내는 방식으로 움직입니다. 보이지 않는이 물질은 은하 주위에 보이는 별의 후광보다 아마도 10 배 더 먼 구형 후광에있는 것으로 보인다. 보이지 않는 물질은 번 아웃 된 별들로 구성되거나 초기 중성미자는 패닝되지 않았으며, 현재 선호되는 후보 물질은 다양한 종류의 뉴트리 리노, 액시온 또는 다른 가상의 초대칭 입자라고 불리는 이국적인 입자입니다. 이 이국적인 입자는 전자파가 아닌 중력을 통해서만 일반 물질과 상호 작용하기 때문에 빛을 방출하지 않습니다.
Ma는“우리는 모든 입자의 절반 만보고 있습니다. "지금은 액셀러레이터로 생산하기에는 너무 무거워서 세계의 절반을 알지 못합니다."
“암흑 에너지”가 암흑 물질보다 훨씬 더 많이 발견 된 것은 4 년 전의 상황입니다. 우주 계좌는 이제 우주의 약 69 %, 어두운 이물질 27 %, 희미하고 보이지 않는 별-3 %, 그리고 실제로 우리가 볼 수있는 것은 1 %에 불과한 암흑 에너지를 못쓰게됩니다.
Ma는 중력에 의해 암흑 물질이 어떻게 움직이는 지에 대한 컴퓨터 모델을 기반으로 암흑 물질은 은하단을 감싸는 균일 한 미스트가 아니라고 말했다. 대신, 암흑 물질은 우리가 빛나는 우주에서 볼 수있는 은하와 구상 덩어리처럼 보이는 작은 덩어리를 형성합니다. 암흑 물질은 발광 물질과 무관하게 역동적 인 삶을 가지고 있다고 그녀는 말했다.
그녀는“우주 마이크로파 배경은 암흑 물질 덩어리의 초기 효과를 보여 주며,이 덩어리는 중력의 인력으로 인해 자랍니다. “그러나 은하단 주위의 후광 인이 덩어리들은 매끄럽다 고 생각되었습니다. 사람들은 고해상도 시뮬레이션이 매끄럽지 않고 복잡한 하부 구조를 가지고 있음을 알게되었습니다. 어두운 세상은 역동적 인 삶을 살고 있습니다.”
Ma, Bertschinger 및 UC Berkeley 대학원생 Michael Boylan-Kolchin은 이러한 시뮬레이션 중 일부를 직접 수행했습니다. 지난 2 년 동안 다른 여러 그룹에서도 비슷한 덩어리가 나타났습니다.
암흑 물질의 유령 우주는 보이는 우주를위한 템플릿이라고 그녀는 말했다. 암흑 물질은 단순한 눈에 보이는 물질보다 25 배 더 풍부하므로, 눈에 보이는 물질은 암흑 물질 클러스터가있는 곳 어디에서나 클러스터되어야합니다.
Ma가 말했다. 암흑 물질의 진화에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 우리가 볼 수있는 광물질 덩어리보다 한 지역에서 훨씬 더 많은 암흑 물질 덩어리를 예측합니다. 야광 물질이 암흑 물질을 뒤 따르면, 각각 거의 같은 수의 숫자가 있어야합니다.
“우리 은하 인 은하수는 약 12 개의 위성을 가지고 있지만 시뮬레이션에서는 수천 개의 암흑 물질 위성을 볼 수 있습니다. "은하계의 암흑 물질은 수천 개의 작은 암흑 물질 덩어리 위성이 큰 부모 암흑 물질 후광 주위에 모여 끊임없이 상호 작용하고 방해하는 역동적이고 활기찬 환경입니다."
또한, 암흑 물질의 운동을 모델링하는 천체 물리학 자들은 각 덩어리의 밀도가 중앙에서 정점에 이르렀고 크기와 상관없이 똑같은 방식으로 가장자리쪽으로 떨어 졌다는 것을 알기 위해 당황했습니다. 그러나이 보편적 밀도 밀도는 UC 버클리 천문학 레오 블리츠 교수와 그의 연구 그룹과 같은 Ma의 동료가 만든 왜소 은하의 관측과 충돌하는 것으로 보인다.
엄마는 암흑 물질의 움직임을 바라 보는 새로운 방법이 이러한 문제를 해결하고 관찰을 통해 제곱 이론을 실현하기를 희망합니다. 그녀는 올해 미국 물리 학회 회의에서 논의 된 그녀의 신체 검토 (Physical Review) 기사에서 암흑 물질의 움직임은 1828 년에 식물 학자 Robert Brown이 묘사 한 Brownian 움직임과 유사하게 묘사 될 수 있으며 1905 년에 Albert Einstein이 설명했다. 1921 년 노벨 물리학상을 수상하는 데 도움이되는 논문.
브라운 운동은 먼저 물에 떠 다니는 꽃가루에 의해 지그재그 경로가 이동하고 물 분자와 충돌하는 것에 의해 밀려 났다고합니다. 이 현상은 암흑 물질 우주에서 공기 중의 먼지와 암흑 물질의 밀집된 덩어리의 움직임과 동일하다고 언급했다.
이 통찰력은 암흑 물질의 움직임과 진화를 조사하기 위해“표준 언어와 다른 관점, 다른 언어를 사용하자”고 말했다.
UC Berkeley 명예 천문학 Ivan King 교수와 같은 다른 천문학 자들은 Brownian 운동 이론을 사용하여 별 무리 내에서 수십만 개의 별의 움직임을 모델링했지만, 이것이 처음으로 적용되었다고 Ma는 말했다. 엄청나게 큰 우주적 규모로. 우리는 덩어리가 어디에 있는지 정확하게 신경 쓰지 않고, 덩어리가 시스템에서 통계적으로 어떻게 작용하는지, 어떻게 중력 적으로 흩어 지는지를 생각합니다.”
Ma는 덩어리의 브라운 운동이 주식 시장을 포함하여 많은 확률 론적 또는 랜덤 프로세스를 모델링하는 데 사용되는 방정식 Fokker-Planck 방정식에 의해 지배된다고 지적했다. Ma와 공동 작업자는 현재 우주 암흑 물질에 대한이 방정식을 풀기 위해 노력하고 있습니다.
그녀는“암흑 물질의 진화, 덩어리의 진화는 단순한 90 세의 방정식을 따르는 것이 놀랍고 기쁘다”고 말했다.
이 작업은 미국 항공 우주국의 지원을 받았다.
원본 출처 : UC 버클리
