18년 2024월 XNUMX일
(나노 워크 뉴스) 암흑물질은 우주의 27%를 차지하고 있지만 천문학자들은 이를 직접적으로 관찰할 수 없었다.
이제 새로운 연구에서 (천체 물리학 저널, “낸시 그레이스 로마 우주망원경을 이용해 외부 은하계의 구상성단 항성류의 간격을 탐지할 수 있는 전망”), 노스웨스턴 대학 천체물리학자를 포함한 국제 연구진은 NASA의 낸시 그레이스 로마 우주 망원경(2027년 XNUMX월 발사 예정)에서 촬영한 이미지가 파악하기 어려운 물질을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
로마 우주 망원경이 시뮬레이션한 안드로메다 은하의 모습. 곧 출시될 낸시 그레이스 로마 우주망원경의 광시야 장비의 방대한 발자국은 카메라가 단일 이미지에서 얼마나 많은 것을 관찰할 수 있는지를 보여줍니다. (Wide Field Instrument에는 18개의 정사각형 감지기가 있습니다.) 이 발자국 안에는 시뮬레이션된 로마 이미지가 있습니다. 배경은 Digitized Sky Survey에서 촬영한 안드로메다 은하 주 원반의 지상 이미지입니다. NASA의 달 정찰 궤도선에서 찍은 보름달 사진이 규모에 맞게 제공됩니다. 안드로메다의 지름은 하늘에서 약 3도이고 달의 지름은 약 0.5도입니다. (실제로 달은 안드로메다보다 훨씬 작지만 훨씬 더 가깝습니다.) Wide Field Instrument의 발자국은 한 번의 촬영으로 하늘의 0.28제곱도를 포착합니다. 안드로메다 은하계는 크기와 구조가 우리 은하계와 비슷하지만 더 질량이 큰 나선은하입니다. 지구로부터 약 2.5만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. (이미지 : NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS)
암흑 물질을 찾는 과정에서 일부 천체 물리학자들은 이전에 별 흐름의 틈, 즉 구조가 너무 얇아서 암흑 물질 덩어리로 인해 생성된 교란을 발견할 수 있는 영역에 초점을 맞춰 왔습니다. 그러나 지금까지 천문학자들은 은하수의 이러한 간격만을 조사해 왔습니다. 로마 우주 망원경이 우리 이웃 안드로메다 은하의 이미지를 촬영함으로써 연구자들은 증가하는 얇은 별 흐름 샘플을 크게 확장하여 잠재적으로 암흑 물질의 구체적인 특성에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
이번 연구를 공동 집필한 노스웨스턴 대학의 Tjitske Starkenburg는 "우리 은하계에는 암흑 물질로 인한 틈이 있는 것을 볼 수 있는 별의 흐름이 있습니다"라고 말했습니다. “그러나 이러한 격차는 다른 수단으로도 형성될 수 있습니다. 우리의 새로운 연구는 우리 은하가 아닌 가까운 은하계에서 이러한 간격을 관찰할 수 있다는 사실을 보여줍니다. 이는 우리에게 이러한 격차에 대한 더 나은 통계를 제공할 것이며 궁극적으로 암흑 물질 덩어리의 존재 가능성과 특성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다."
Starkenburg는 노스웨스턴 대학 천체물리학 학제간 탐사 및 연구 센터(CIERA)의 연구 조교수입니다. 스탠포드 대학의 박사후 연구원인 Christian Aganze가 이번 연구의 주저자입니다.
입자로 추정되는 암흑물질은 빛을 방출, 반사, 굴절, 흡수하지 않기 때문에 아직 직접 관찰할 수 없다. 아무도 그것을 볼 수 없기 때문에 연구자들은 그것이 실제로 거기에 있는지 확인하기 위해 다른 단서를 찾아야 합니다.
Aganze는 “우리는 암흑물질이 은하계에 미치는 영향을 봅니다.”라고 말했습니다. “예를 들어 은하가 어떻게 회전하는지 모델링할 때 은하의 회전을 설명하려면 추가 질량이 필요합니다. 암흑물질은 누락된 질량을 제공할 수 있습니다.”
천문학자들은 특히 수십에서 수백만 개의 별이 단단히 묶여 있는 구상 성단에 매달려 있는 길쭉한 별 흐름 안에 단서가 숨겨져 있을 수 있기를 희망하고 있습니다. 연구자들은 암흑 물질 덩어리가 별의 흐름을 뚫고 틈을 만들 수 있다고 말합니다. 천문학자들은 이러한 간격을 조사함으로써 암흑 물질의 징후를 밝히는 것을 목표로 합니다.
Starkenburg는 “이 흐름이 암흑 물질 덩어리의 효과를 보는 데 가장 흥미로운 이유는 두 가지입니다.”라고 말했습니다. “첫째, 이 흐름은 구조가 거의 없는 은하계의 가장 바깥쪽 지역에 '살고' 있습니다. 둘째, 이 흐름은 밀도가 높은 별 무리로 형성되었기 때문에 본질적으로 매우 얇습니다. 이는 간격이나 교란을 훨씬 더 쉽게 볼 수 있다는 것을 의미합니다."
현재까지 기존의 우주 및 지상 망원경은 은하계 내의 소수의 구상 성단 흐름으로 검색을 제한했습니다. 그러나 지구에서 백만 마일 떨어진 곳에 위치하게 될 로마 우주 망원경을 통해 천문학자들은 처음으로 근처 은하계에서 구상 성단 흐름을 검색할 수 있게 될 것입니다. Roman의 Wide Field Instrument에는 허블 우주 망원경의 근적외선 카메라에서 생성되는 이미지보다 18배 더 큰 이미지와 약간 더 높은 해상도를 생성하는 200개의 감지기가 있습니다.
새로운 연구에서 Starkenburg, Aganze 및 협력자들은 별의 흐름을 시뮬레이션하여 암흑 물질 덩어리와 상호 작용하여 간격을 만든 다음 이러한 간격에 대한 모의 관측을 생성했습니다. 궁극적으로 팀은 로마 우주 망원경의 향후 이미지에서 이러한 격차를 감지할 수 있어야 한다고 결론지었습니다. 그들은 또한 새로운 망원경이 관측 시간 1시간 이내에 이 데이터를 효율적으로 전달할 것이라고 추정합니다.
때가 되면 연구진은 안드로메다 주변의 암흑물질 후광도 조사할 계획이다. 암흑물질 후광은 은하수를 포함한 모든 은하를 둘러싸고 있지만, 연구자들은 현재 모델이 예측하는 더 작은 하위 후광의 증거를 발견할 수 있다고 의심합니다.
Starkenburg는 “우리는 더 작은 암흑 물질 하위 후광이 구상 성단 흐름과 상호 작용할 것으로 기대합니다.”라고 말했습니다. “이러한 하위 헤일로가 다른 은하에 존재한다면 우리는 이러한 하위 헤일로로 인해 발생할 가능성이 있는 구상성단 흐름에 틈이 있을 것으로 예측합니다. 이는 어떤 종류의 암흑 물질 후광이 존재하는지, 그 질량이 무엇인지 등 암흑 물질에 대한 새로운 정보를 제공할 것입니다.”
NASA의 낸시 그레이스 로마 우주 망원경 연구 및 지원 참여 기회 프로그램의 자금 지원을 받아 스타켄버그는 이미 관련 프로젝트를 통해 암흑 물질 조사를 위한 기반을 마련하고 있습니다.
“그 팀은 훨씬 더 상세한 이론적 틀을 개발함으로써 구상 성단이 어떻게 별의 흐름으로 형성되는지 모델링할 계획입니다.”라고 그녀는 말했습니다.
로마 우주 망원경이 시뮬레이션한 안드로메다 은하의 모습. 곧 출시될 낸시 그레이스 로마 우주망원경의 광시야 장비의 방대한 발자국은 카메라가 단일 이미지에서 얼마나 많은 것을 관찰할 수 있는지를 보여줍니다. (Wide Field Instrument에는 18개의 정사각형 감지기가 있습니다.) 이 발자국 안에는 시뮬레이션된 로마 이미지가 있습니다. 배경은 Digitized Sky Survey에서 촬영한 안드로메다 은하 주 원반의 지상 이미지입니다. NASA의 달 정찰 궤도선에서 찍은 보름달 사진이 규모에 맞게 제공됩니다. 안드로메다의 지름은 하늘에서 약 3도이고 달의 지름은 약 0.5도입니다. (실제로 달은 안드로메다보다 훨씬 작지만 훨씬 더 가깝습니다.) Wide Field Instrument의 발자국은 한 번의 촬영으로 하늘의 0.28제곱도를 포착합니다. 안드로메다 은하계는 크기와 구조가 우리 은하계와 비슷하지만 더 질량이 큰 나선은하입니다. 지구로부터 약 2.5만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. (이미지 : NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS)
암흑 물질을 찾는 과정에서 일부 천체 물리학자들은 이전에 별 흐름의 틈, 즉 구조가 너무 얇아서 암흑 물질 덩어리로 인해 생성된 교란을 발견할 수 있는 영역에 초점을 맞춰 왔습니다. 그러나 지금까지 천문학자들은 은하수의 이러한 간격만을 조사해 왔습니다. 로마 우주 망원경이 우리 이웃 안드로메다 은하의 이미지를 촬영함으로써 연구자들은 증가하는 얇은 별 흐름 샘플을 크게 확장하여 잠재적으로 암흑 물질의 구체적인 특성에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
이번 연구를 공동 집필한 노스웨스턴 대학의 Tjitske Starkenburg는 "우리 은하계에는 암흑 물질로 인한 틈이 있는 것을 볼 수 있는 별의 흐름이 있습니다"라고 말했습니다. “그러나 이러한 격차는 다른 수단으로도 형성될 수 있습니다. 우리의 새로운 연구는 우리 은하가 아닌 가까운 은하계에서 이러한 간격을 관찰할 수 있다는 사실을 보여줍니다. 이는 우리에게 이러한 격차에 대한 더 나은 통계를 제공할 것이며 궁극적으로 암흑 물질 덩어리의 존재 가능성과 특성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다."
Starkenburg는 노스웨스턴 대학 천체물리학 학제간 탐사 및 연구 센터(CIERA)의 연구 조교수입니다. 스탠포드 대학의 박사후 연구원인 Christian Aganze가 이번 연구의 주저자입니다.
입자로 추정되는 암흑물질은 빛을 방출, 반사, 굴절, 흡수하지 않기 때문에 아직 직접 관찰할 수 없다. 아무도 그것을 볼 수 없기 때문에 연구자들은 그것이 실제로 거기에 있는지 확인하기 위해 다른 단서를 찾아야 합니다.
Aganze는 “우리는 암흑물질이 은하계에 미치는 영향을 봅니다.”라고 말했습니다. “예를 들어 은하가 어떻게 회전하는지 모델링할 때 은하의 회전을 설명하려면 추가 질량이 필요합니다. 암흑물질은 누락된 질량을 제공할 수 있습니다.”
천문학자들은 특히 수십에서 수백만 개의 별이 단단히 묶여 있는 구상 성단에 매달려 있는 길쭉한 별 흐름 안에 단서가 숨겨져 있을 수 있기를 희망하고 있습니다. 연구자들은 암흑 물질 덩어리가 별의 흐름을 뚫고 틈을 만들 수 있다고 말합니다. 천문학자들은 이러한 간격을 조사함으로써 암흑 물질의 징후를 밝히는 것을 목표로 합니다.
Starkenburg는 “이 흐름이 암흑 물질 덩어리의 효과를 보는 데 가장 흥미로운 이유는 두 가지입니다.”라고 말했습니다. “첫째, 이 흐름은 구조가 거의 없는 은하계의 가장 바깥쪽 지역에 '살고' 있습니다. 둘째, 이 흐름은 밀도가 높은 별 무리로 형성되었기 때문에 본질적으로 매우 얇습니다. 이는 간격이나 교란을 훨씬 더 쉽게 볼 수 있다는 것을 의미합니다."
현재까지 기존의 우주 및 지상 망원경은 은하계 내의 소수의 구상 성단 흐름으로 검색을 제한했습니다. 그러나 지구에서 백만 마일 떨어진 곳에 위치하게 될 로마 우주 망원경을 통해 천문학자들은 처음으로 근처 은하계에서 구상 성단 흐름을 검색할 수 있게 될 것입니다. Roman의 Wide Field Instrument에는 허블 우주 망원경의 근적외선 카메라에서 생성되는 이미지보다 18배 더 큰 이미지와 약간 더 높은 해상도를 생성하는 200개의 감지기가 있습니다.
새로운 연구에서 Starkenburg, Aganze 및 협력자들은 별의 흐름을 시뮬레이션하여 암흑 물질 덩어리와 상호 작용하여 간격을 만든 다음 이러한 간격에 대한 모의 관측을 생성했습니다. 궁극적으로 팀은 로마 우주 망원경의 향후 이미지에서 이러한 격차를 감지할 수 있어야 한다고 결론지었습니다. 그들은 또한 새로운 망원경이 관측 시간 1시간 이내에 이 데이터를 효율적으로 전달할 것이라고 추정합니다.
때가 되면 연구진은 안드로메다 주변의 암흑물질 후광도 조사할 계획이다. 암흑물질 후광은 은하수를 포함한 모든 은하를 둘러싸고 있지만, 연구자들은 현재 모델이 예측하는 더 작은 하위 후광의 증거를 발견할 수 있다고 의심합니다.
Starkenburg는 “우리는 더 작은 암흑 물질 하위 후광이 구상 성단 흐름과 상호 작용할 것으로 기대합니다.”라고 말했습니다. “이러한 하위 헤일로가 다른 은하에 존재한다면 우리는 이러한 하위 헤일로로 인해 발생할 가능성이 있는 구상성단 흐름에 틈이 있을 것으로 예측합니다. 이는 어떤 종류의 암흑 물질 후광이 존재하는지, 그 질량이 무엇인지 등 암흑 물질에 대한 새로운 정보를 제공할 것입니다.”
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“그 팀은 훨씬 더 상세한 이론적 틀을 개발함으로써 구상 성단이 어떻게 별의 흐름으로 형성되는지 모델링할 계획입니다.”라고 그녀는 말했습니다.
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- 출처: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64454.php
