첫 번째 은하에 관해서는, 제임스 웹 우주 망원경은 그 은하의 형성과 근본적인 암흑 물질과의 연관성을 이해하려고 시도 할 것입니다. 따라서 은하계, 특히 그 형성을 연구함으로써 암흑 물질이 어떻게 작용하는지에 대한 힌트를 얻을 수 있습니다. 적어도 그게 희망입니다. 천문학은 그것보다 조금 더 복잡하다는 것이 밝혀졌습니다.이 먼 은하들을 연구 할 때 우리가 다루어야 할 중요한 것 중 하나는 먼지입니다. 많은 먼지.
맞습니다 : 좋은 옛날 먼지. 그리고 멋진 시뮬레이션 덕분에 우리는 그림을 정리하기 시작했습니다.
빛을 보자
은하계는 아주 오래 전에 우주 역사상 몇억 년 전에 형성되기 시작했습니다. 그러나 지금까지 우리는 그 첫 은하들에 대한 직접적인 이미지를 가지고 있지 않습니다. 그들은 거대한 망원경없이 빛이 우리에게 도달하기에는 너무 멀었습니다. 더욱이, 그들은 너무 멀고 빛이 방출 된 이후 우주가 확장 되었기 때문에 더 이상 가시 광선에서 빛나지 않습니다. 그들의 빛은 적외선 스펙트럼으로 적색 편이되었습니다. 그래서이 영아 은하들을 매핑 할 기회를 가지려면 큰 적외선 망원경이 필요합니다. James Webb를 입력하십시오.
James Webb는 설문 조사 도구가 아닙니다. 엄청나게 많은 양의 우주를 매핑하지 않습니다. 그러나 그것은 우리에게 우주가 130 억 년 전의 모습, 특히 그 어린 은하들의 모습에 대한 초상화를 확실히 보여줄 것입니다. 그리고 은하의 구조와 구성은 근본적인 암흑 물질에 달려 있습니다. 암흑 물질의 양, 정확히 무엇이 만들어 졌는지, 그리고 함께 그룹화하기로 결정하는 방법에 관한 모든 것이 은하의 형성에 영향을 미칩니다. 암흑 물질의 이러한 (현재 알려지지 않은) 속성은 얼마나 많은 은하가 있고, 얼마나 밝은 지, 심지어 어떤 종류의 별을 호스팅 하는지를 변화시킵니다.
그러나 은하와 암흑 물질 사이의 연결은 실제로 시뮬레이션에서만 이해됩니다. 그 이유는 이름 자체가 실마리를주지 않는 것처럼 암흑 물질에 대한 직접적인 관찰이 많지 않기 때문입니다. 요컨대, 암흑 물질이 무엇인지 완전히 이해하지 못합니다. 그래서 우리는 때때로 추측해야합니다. 우리는 우주의 성장에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 안에 이러한 추측을 넣습니다. 그리고 우리는 별, 가스, 먼지와 같은 정상적인 물질이 어떻게 반응하여 은하를 형성하는지 봅니다.
먼지가있게하십시오
따라서 제임스 웹 (James Webb)이 밝혀낸 은하의 실제 이미지와 통계를 다양한 시뮬레이션과 비교함으로써 가장 일치하는 것을 찾고 암흑 물질 모델이 가장 정확한 것을 알아낼 수 있습니다. 거기에서 우리는 이국적인 중력 모델을 찾거나 암흑 에너지의 신비한 성질에 대한 단서를 얻는 것과 같이 우주에 대해 더 많이 배울 수 있습니다 (완전히 별개의 기사입니다).
이것은 간단하게 들리지만 그렇지 않습니다. 우주의 관측은 별과 은하, 암흑 물질 및 제임스 웹 우주 망원경보다 우주에 더 많은 것이 있기 때문에 매우 지저분하고 복잡하며 일반적으로 매우 어렵습니다.
먼지도 있습니다. 그것의 많은.
먼지는 탄소와 산소로 구성되어 있으며, 은하계 내부, 은하계 주위, 은하계 사이에서 빙빙 돌며 소용돌이 치고 있습니다. 은하계 공간이 꽤 지저분한 곳이라는 것이 밝혀졌습니다. 먼지가 있습니다. 그리고 먼지는 빛으로 엉망입니다.
먼 은하계의 빛이 수십억 광년을 통과하여 제임스 웹에 도달함에 따라 많은 먼지가 교차합니다. 그 먼지는 흩어지고 약해지며 적색으로 변합니다. 다시 말해, 우리는이 어린 은하들이 어떻게 생겼는지 이해하려고한다면 흐릿한 안개를 통해서만이 은하들을 볼 수 있습니다. 따라서 우리는 초기 우주에 대한 명확한 이미지를 가지고 있지 않으며 앞으로도 얻지 못할 것입니다.
다시 한 번 구조 시뮬레이션.
예시적인 예
그러나 이번에는 시뮬레이션에 약간의 추가 지원이 있습니다. 그들은 실제 라이브 데이터를 가지고 있습니다. 초기 우주의 데이터 (아직 가지고 있지 않기 때문에)가 아니라 인근 우주의 데이터입니다. 우리는지도와 관측을 구축하고 우리의 우주 코스모스에서 은하 사이의 먼지 특성을 엄청나게 연구했습니다. 그런 다음이 데이터는 초기 우주의 시뮬레이션에 연결되어 James Webb이 실제로 볼 수있는 것을 가능한 정확하게 예측하려고합니다.
마치 먼 등대가 실제로 어떻게 보이는지 이해하려고 주변의 안개 샘플을 채취하는 것과 같습니다.
최근 한 연구팀이 Illustris라는 시뮬레이션 모음에서 결과를 발표했습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이러한 시뮬레이션은 암흑 물질과 은하 형성뿐만 아니라 수십억 광년의 먼지와 제임스 웹 (James Webb)과 같은 먼지를 통과하면서이 은하에서 방출되는 빛을 시뮬레이션하는 것만 큼 엄청나게 정교합니다.
시뮬레이션의 주요 목표는 천문학 자들이 은하 광도 함수라고 부르는 제임스 웹 (James Webb)이 무엇을 보게 될지를 예측하는 것이 었습니다. 그것은 각 밝기 레벨에서 얼마나 많은 은하가 보일지를 말하는 멋진 방법입니다. 정말 밝은 것의 수, 중간 밝은 것의 수, 어두운 것의 수 등입니다. 은하의 광도 기능은 암흑 물질의 특성에 의해 영향을받습니다. 예를 들어 암흑 물질이 특히 울퉁불퉁 해지면 우리 우주에는 더 밝은 은하가 생겨서이 광도 기능이 이동합니다.
그러나 먼지가 모든 은하에서 방출되는 모든 빛을 변화시키기 때문에 광도 기능 자체는 먼지의 영향도받습니다. 이 시뮬레이션은 James Webb이 암흑 물질과 은하 형성의 기본 물리학에 표시하는 (즉, 실제로 데이터가 무엇인지) 연결되는 종단 간 그림을 제공하려는 첫 번째 시도 중 일부입니다.
물론 이것은 첫 번째 단계 일뿐입니다. 이러한 시뮬레이션에는 현재 관측치에 기반한 많은 가정과 최상의 추측이 포함됩니다. 하지만 제임스 웹 (James Webb)이 실제로 비행 할 때까지는 벨트 아래에 더 많은 데이터와 더 많은 시뮬레이션이있을 것입니다.
더 읽기 : "IllustrisTNG의 높은 적색 편이 JWST 예측 : 먼지 모델링 및 은하 광도 함수"
