빅뱅의 메아리가 우주의 골격을 밝힐 수 있음

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이 컴퓨터 생성 이미지는 우주의 '골격', 즉 매우 큰 규모의 물질 조직을 보여줍니다(이미지는 각 측면에서 3억 광년의 거리를 보여줍니다). POLARBEAR의 과학자들은 최근 초기 우주의 빛이 이 골격과 물질의 대규모 분포를 보는 데 도움이 될 수 있다고 발표했습니다. (이미지 크레디트: 처녀자리 컨소시엄)



과학자들은 빅뱅에서 남은 빛을 자세히 살펴봄으로써 곧 우주의 골격을 볼 수 있게 될 것입니다. 빅뱅은 별, 은하, 블랙홀과 같은 물질의 존재를 밝히는 데 사용할 수 있으며, 그렇지 않으면 텅 빈 우주의 더 큰 구조도 드러낼 수 있습니다. . 그것은 신체의 뼈를 드러내는 X선과 매우 비슷하지만 우주 규모입니다.



X선 기계는 전체 영역에 빛을 비추고 다양한 물질이 어떻게 반응하는지 감지하여 작동합니다. 빛은 조직을 통과하지만 뼈에 의해 차단됩니다.

비슷한 방식으로 국제 POLARBEAR와 협력하는 과학자들은 우주의 모든 구석을 채우는 확산광을 사용하여 물질이 있는 곳과 없는 곳을 나타내기를 원합니다. POLARBEAR는 연구 우주 전자 레인지 배경 (CMB) — 일반적으로 우주의 일종의 아기 그림으로 보이는 유아 우주에서 살아남은 빛. 과학자들은 우주의 나이가 약 138억 년이라고 추정합니다. [ 사진으로 보는 우주의 역사와 구조 ]



캘리포니아 버클리 대학의 물리학 교수이자 수석 과학자인 Adrian Lee는 '우리는 우주 구조의 씨앗을 측정하고 전체 나무를 측정하는 데 일반적으로 사용했던 빛을 사용하고 있습니다. POLARBEAR와 함께. '하지만 [우리가 사용하는] 메커니즘은 상당히 다릅니다. 우리는 아기 사진을 보는 대신 아기 사진의 왜곡을 보고 있습니다.'

휘어지는 우주의 빛

골격의 뼈가 몸에 무작위로 흩어져 있지 않은 것처럼 우주 공간에 무작위로 흩어져 있지 않습니다. 중력과 같은 힘은 물질의 조직을 구동하므로 별은 은하로 그룹화됩니다. 은하들은 은하단으로 모여듭니다. 그리고 훨씬 더 큰 규모로 과학자들은 우주의 물질이 거미줄과 유사한 구조로 배열되어 있으며 은하군 사이에 광대한 공허한 영역이 있다고 생각합니다.

무거운 물체의 중력은 빛을 구부릴 수 있습니다. 빛은 물이 시내의 바위 주위를 도는 것처럼 물체 주위를 움직입니다. 이 굽힘은 CMB에 변화를 일으키고 POLARBEAR 과학자들은 이제 그 변화를 감지했다고 말합니다.



무거운 물체에 의해 빛이 휘어지는 현상을 중력렌즈라고 하며, 이는 편광이라는 빛의 성질을 변화시킵니다. 햇빛이 수면에서 반사되면 종종 편광됩니다. 편광 선글라스는 이 편광을 차단할 수 있지만 위에서 오는 햇빛은 차단하지 않으므로 수상 스포츠 팬에게 이상적입니다.

중력 렌즈를 사용하지 않은 CMB 빛(어떤 유형의 물질에도 부딪힌 적이 없음)은 소위 E-모드 편광이 있습니다. 공동 작업의 새로운 결과는 연구원들이 B-모드 편광이라고 불리는 것을 감지할 수 있음을 보여줍니다. 이는 CMB가 지구로 가는 길에 거대한 물체를 만났음을 의미합니다.

POLARBEAR는 이 양극화를 감지할 수 있다는 것을 방금 시연했을 뿐이지만 결국에는 우주 본체 내부의 대규모 골격 스케치를 만들 수 있습니다.



칠레에 위치한 Huan Tran 망원경

칠레의 아타카마 사막에 위치한 Huan Tran 망원경은 빅뱅에서 남은 빛을 찾고 있습니다. POLARBEAR와 협력한 과학자들은 그 빛을 사용하여 우주에서 물질의 위치를 ​​매핑하기를 원합니다.(이미지 크레디트: POLARBEAR 콜라보레이션)

암흑 에너지와 이국적인 드래곤

우주의 골격(모든 물질의 위치와 구조)을 보는 것은 과학자들이 우주의 물질이 어떻게 배열되어 있는지에 대한 올바른 생각을 가지고 있는지, 그리고 우주에 독특한 방식으로 작용하는 아직 알려지지 않은 힘이 있는지 여부를 알려줄 수 있습니다.

'[구조]가 이론가들이 예측한 대로 보이지 않을 가능성이 있습니다.'라고 Lee가 말했습니다. '[POLARBEAR]는 우주가 우리가 생각하는 대로 행동하고 있음을 확인할 수 있었습니다. 신호를 변경하는 이국적인 드래곤이 없다는 것을.'

우리 우주에서 가장 지배적인 힘은 암흑 에너지이지만 과학자들은 그것에 대해 거의 알지 못합니다. 단지 그것이 우리 우주를 풍선처럼 팽창시키고 있다는 것뿐입니다. 그들은 암흑 에너지가 이 확장을 언제 시작했는지 모르지만 Lee는 그것이 구조가 형성되는 방식에 영향을 미쳤을 것이라고 말했습니다.

'중력은 구조를 함께 끌어 당기고 싶어하지만 암흑 에너지는 구조를 분리하기를 원합니다.'라고 Lee는 말했습니다. '만약 암흑 에너지가 우주 초기에 더 강력하게 작용했다면 구조 형성을 억제했을 것입니다. 왜냐하면 [암흑 에너지]는 질량을 서로 잡아당길 것이기 때문입니다.' Lee는 POLARBEAR의 미래 데이터가 암흑 에너지가 우주를 밀어내기 시작한 시점을 식별하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

플렉스 BICEP2

올해 초 BICEP2 콜라보레이션 멤버들은 CMB의 B 모드 편광 . 그러나 그 편광 신호는 POLARBEAR가 감지한 것과 다른 소스에서 나옵니다. BICEP2 편광은 중력파에서 올 수 있습니다,또는 초기 우주에서 시공간의 파문.

이러한 유형의 B 모드 편광을 감지하면 간접적으로 중력파의 존재 , 그리고 우리의 초기 우주에서의 그들의 존재. 그러나 BICEP2의 발표 이후 플랑크 위성의 관측은 결과가 우주 먼지에 의해 오염되었는지에 대한 의문을 제기했습니다.

Lee는 POLARBEAR가 팽창하는 우주의 중력파에 의해 생성된 편광을 결국 측정할 수 있다고 말했습니다. 이러한 편광 패턴은 POLARBEAR가 측정한 렌즈 편광보다 하늘에서 더 크지만 BICEP2가 보여주듯이 어떤 면에서는 관찰하기가 더 어렵습니다.

POLARBEAR의 관측만으로는 우주 물질에 대한 2차원 지도만 제공할 수 있습니다. 그러나 Lee는 다른 망원경의 도움으로 3차원 지도를 만들고 우주에 구조가 나타난 시기를 결정할 수 있을 것이라고 말했습니다.

Lee는 '다른 데이터를 사용하고 상호 상관 관계를 맺는다면 우주의 전체 역사에 걸쳐 물질의 구조를 볼 수 있습니다'라고 말했습니다. '이것이 모든 데이터 세트의 강점입니다.'

칼라 코필드 팔로우 @calacofield .팔로우 @Spacedotcom , 페이스북 그리고 Google+ . 에 대한 원본 기사 스페이스닷컴 .