[논문] 새로운 모델은 은하의 색상이 거리를 알려준다는 사실을 밝혀냈다

루트비히 막시밀리안 대학(LMU) 팀은 은하의 색상이 거리를 알려 주는 모델을 개발해 우주의 구조를 측정하는 데 활용했습니다.

우리의 우주 약 138억 년 전의 것입니다. 이 광대한 시간 동안 가장 작은 초기 비대칭이 다음과 같이 성장했습니다. 대규모 구조물 우리는 망원경으로 밤하늘을 볼 수 있습니다. 우리 은하와 같은 은하, 은하계 성단, 심지어 더 큰 물질 집합체나 가스와 먼지 필라멘트도 볼 수 있습니다.

이러한 성장이 얼마나 빨리 일어나는지는 적어도 오늘날의 우주에서는 자연적 힘 간의 일종의 레슬링 경기에 달려 있습니다. 중력으로 모든 것을 붙잡고 더 많은 물질을 끌어들이는 암흑 물질이 우주를 점점 더 멀어지게 하는 암흑 에너지에 맞서 싸울 수 있을까요?

LMU의 천체물리학자 다니엘 그룬은 “만약 우리가 하늘의 구조물을 정확하게 측정할 수 있다면, 우리는 이러한 투쟁을 관찰할 수 있을 것”이라고 말했습니다.

여기서 망원경 관측 프로젝트가 등장하여 하늘의 넓은 부분을 매우 정밀하게 이미지로 포착합니다. 예를 들어 칠레의 블랑코 망원경과 최근에 가동된 유클리드 위성을 사용한 다크 에너지 조사가 있습니다. LMU 과학자들은 수년간 리더십 역할을 포함하여 두 프로젝트에 참여해 왔습니다.

지금까지 평가된 가장 큰 데이터 세트

개별 구조와 은하의 거리를 정확히 결정하는 것이 항상 쉬운 것은 아니지만, 매우 중요합니다. 결국 은하가 더 멀리 떨어져 있을수록 그 빛이 우리에게 도달한 시간이 더 길어지므로, 관측을 통해 드러난 우주의 스냅샷은 따라서 더 오래되었습니다. 중요한 정보의 출처는 관측된 것입니다. 색상 블랑코와 같은 지상 망원경이나 유클리드와 같은 위성을 통해 측정되는 은하계의 모습.

Jamie McCullough와 Daniel Grün이 이끄는 팀이 실시한 새로운 연구에 따르면 게시됨 저널에 왕립 천문학회의 월간 공지지금까지 가장 큰 규모의 데이터 세트를 분석하여 다양한 은하의 색상이 실제 거리를 말해준다는 점을 밝혀냈습니다.

원칙적으로 은하의 거리는 분광학을 통해 정확하게 결정할 수 있습니다. 여기에는 먼 은하의 스펙트럼 선을 측정하는 것이 포함됩니다. 우주 전체가 확장됨에 따라 은하가 우리에게서 더 멀리 위치할수록 스펙트럼 선은 더 긴 파장을 갖는 것처럼 보입니다. 이는 먼 은하의 빛파가 우리에게 오는 긴 여정에서 뻗어 있기 때문입니다.

적색 편이로 알려진 이 효과는 또한 은하계 이미지에서 계측기가 측정하는 겉보기 색상을 변경합니다. 실제보다 더 붉게 보입니다. 이는 구급차 사이렌이 우리를 지나가고 멀어질 때 들리는 겉보기 피치에서 들리는 도플러 효과와 비슷합니다.

두 은하가 똑같은 것은 없습니다

제이미 맥컬러프는 LMU와 스탠포드 대학의 박사 연구원입니다. 그녀는 분석을 위해 Dark Energy Spectroscopic Instrument(DESI)의 분광 측정과 은하계 색상의 정확한 측정을 위한 지금까지 가장 큰 데이터 세트(KiDS-VIKING)를 함께 사용했습니다.

구체적으로, 저자들은 DESI의 총 230,000개 은하의 분광 데이터를 KiDS-VIKING 조사에서 이러한 은하의 색상과 결합하고 이 정보를 사용하여 우리와 은하의 거리와 관측된 색상 및 밝기 간의 관계를 결정했습니다. 우주의 두 은하는 동일하지 않지만, 유사한 은하의 각 클래스에는 관측된 색상과 적색 편이 사이에 특별한 관계가 있습니다.

“우리가 거리 정보를 은하 모양 측정과 결합할 수 있다면, 우리는 빛의 왜곡으로부터 대규모 구조를 추론할 수 있다”고 제이미 맥컬러프는 말한다.

이 연구 결과를 통해 유클리드 또는 암흑 에너지 탐사를 통해 촬영한 이미지에서 관찰된 각 은하의 실제 거리를 통계적으로 결정하는 것이 가능해졌습니다.

과학자들은 은하계 이미지의 관찰된 왜곡을 분석함으로써 다음과 같은 동작에 대해 뭔가를 배울 수 있을 것입니다. 우주의 구조 오늘과 수십억 년 전을 더 잘 이해하면 우주의 진화 역사에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

시간에 따른 구조 형성 과정을 관찰하려면 수십억 년을 기다릴 필요가 없습니다. 지구에서 다양한 거리에서 구조를 측정하는 것으로 충분합니다. 이미지만으로는 거의 불가능합니다. 이미지에 나타난 모습만으로 은하계와 우리 은하 사이의 거리를 알 수 없기 때문입니다.

Jamie McCullough의 연구는 은하의 겉보기 “색상”이 우리에게 알려주는 것에 대한 모델을 제공함으로써 이 문제에 대한 핵심을 담고 있습니다. 거리 우리로부터.

암흑 물질과 암흑 에너지가 어떻게 씨름하는지 관찰

이 정확한 관찰과 분배의 주요 목표는 은하계 다양한 거리에서 암흑 물질과 암흑 에너지의 자연적인 힘 사이의 거대한 레슬링 경기에 대한 통찰력을 얻는 것입니다.

“무슨 일이 일어나고 있는지 실제로 보려면 이 경기의 각 라운드를 관찰할 수 있어야 합니다.” Grün이 말했습니다. 이는 암흑 에너지가 따라잡을 준비가 되어 있고 우주에서 더 큰 질량이 축적되는 것을 완전히 막을 가능성이 있기 때문입니다.

“그때야 우리는 무엇을 이해할 수 있을 것인가 암흑 물질 그리고 암흑 에너지 실제로 존재하는 것은 무엇이며, 궁극적으로 어느 것이 승리할 것인가.”