수백 또는 수천 개의 은하단은 우주의 태피스트리를 형성하는 거대하고 십자형 물질 필라멘트의 교차점에 자리잡고 있습니다. 중력이 각 은하단의 모든 것을 중심으로 끌어당기면서 은하단 사이의 공간을 채우는 가스가 압축되어 X선에서 가열되고 빛나게 됩니다.

2019년 우주로 발사된 eRosita X선 망원경은 하늘 전체에서 고에너지 빛의 핑을 수집하는 데 XNUMX년 이상을 보냈습니다. 데이터를 통해 과학자들은 이전에 알려지지 않았던 수천 개의 은하단의 위치와 크기를 지도화할 수 있었습니다. ~ 안에 수많은 서류 14월 XNUMX일 온라인에 게시되어 저널에 실릴 예정입니다. 천문학 및 천체 물리학, 과학자들은 초기 클러스터 카탈로그를 사용하여 우주론의 몇 가지 큰 질문에 무게를 두었습니다.

결과에는 우주의 덩어리짐에 대한 새로운 추정치가 포함됩니다. 최근 많이 논의되는 특징, 최근의 다른 측정 결과에 따르면 중성미자라고 불리는 유령 같은 입자 덩어리와 우주 팽창 속도를 높이는 신비한 반발 에너지인 암흑 에너지의 핵심 특성이 예기치 않게 매끄러워진 것으로 나타났습니다.

우주론자들의 지배적인 우주 모델은 암흑 에너지를 우주 자체의 에너지로 식별하고 이를 우주 내용물의 70%로 고정합니다. 우주의 5분의 XNUMX은 눈에 보이지 않는 암흑물질이고, XNUMX%는 일반물질과 방사선이다. 모든 것은 중력의 힘에 의해 진화하고 있습니다. 그러나 지난 XNUMX년 동안의 일부 관찰은 우주론의 이 "표준 모델"을 무시하고 모델에 더 깊은 이해를 가져올 수 있는 요소나 효과가 누락되었을 가능성을 높입니다.

대조적으로 eRosita 관찰은 모든 면에서 기존 그림을 강화합니다. "표준 모델의 놀라운 확인입니다."라고 말했습니다. 드라간 후터러, 작업에 참여하지 않은 미시간 대학의 우주학자입니다.

우주 엑스레이 촬영

빅뱅 이후, 신생 우주의 미묘한 밀도 변화는 물질 입자들이 서로 빛나면서 점차 더 뚜렷해졌습니다. 밀도가 높은 덩어리는 더 많은 물질을 끌어당겨 더 커졌습니다. 오늘날 은하단은 우주에서 가장 큰 중력 결합 구조입니다. 우주론자들은 크기와 분포를 결정함으로써 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 모델을 테스트할 수 있습니다.

클러스터를 찾기 위해 eRosita 팀은 점 같은 물체가 아닌 "정말 푹신한" X선 소스를 검색하도록 컴퓨터 알고리즘을 훈련했다고 말했습니다. 에스라 불불 eRosita의 클러스터 관찰을 주도한 독일 Garching의 막스 플랑크 외계 물리학 연구소의 연구원입니다. 그녀는 망원경이 탐지한 거의 5,259만 개의 X선 소스 중에서 1개의 은하단 중 "매우 순수한 샘플"로 후보 목록을 깎아냈다고 말했습니다.

그런 다음 이 클러스터가 얼마나 무거운지 파악해야 했습니다. 거대한 물체는 시공간 구조를 구부려 빛이 통과하는 방향을 바꾸고 빛의 근원이 왜곡된 것처럼 보이게 합니다. 이러한 현상을 중력 렌즈라고 합니다. eRosita 과학자들은 뒤에 있는 더 먼 은하의 렌즈 효과를 기반으로 5,259개 성단 중 일부의 질량을 계산할 수 있었습니다. 은하단의 XNUMX분의 XNUMX만이 이러한 방식으로 배열된 배경 은하를 알고 있었지만 과학자들은 은하단의 질량이 X선의 밝기와 강한 상관관계가 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 강한 상관관계로 인해 그들은 밝기를 사용하여 나머지 성단의 질량을 추정할 수 있었습니다.

그런 다음 그들은 우주 매개변수의 값을 추론하기 위해 진화하는 우주의 컴퓨터 시뮬레이션에 대량 정보를 공급했습니다.

덩어리짐 측정

관심을 끄는 것 중 하나는 우주의 "덩어리 요소"입니다. S₈. S₈ 값이 0이면 바위 하나도 보이지 않는 평평한 평원과 같은 광대한 우주적 무(無)를 나타냅니다. 안 S₈ 값이 1에 가까울수록 깊은 계곡 위에 가파른 산이 우뚝 솟아 있는 것을 의미합니다. 과학자들은 추정했다 S₈ 초기 우주에서 나오는 고대 빛인 우주 마이크로파 배경(CMB) 측정을 기반으로 합니다. 우주의 초기 밀도 변화로부터 추정하여 연구자들은 현재를 예상합니다. S₈ 값은 0.83이 됩니다.

그러나 최근 연구 오늘날 은하계를 보면 8~10% 낮은 값이 측정되었는데, 이는 우주가 예상외로 매끄러웠음을 의미합니다. 이러한 불일치는 우주론자들의 흥미를 끌었고 잠재적으로 표준 우주론 모델의 균열을 지적했습니다.

그러나 eRosita 팀은 그러한 불일치를 발견하지 못했습니다. "우리의 결과는 기본적으로 CMB의 초기 예측과 일치했습니다."라고 말했습니다. 비토리오 기라르디니, 분석을 주도한 사람입니다. 그와 그의 동료들은 다음과 같이 계산했다. S₈ 0.85의.

Ghirardini는 일부 팀원이 실망했다고 말했습니다. 누락된 재료를 암시하는 것이 알려진 이론을 일치시키는 것보다 더 흥미로운 전망이기 때문입니다.

S₈ CMB 추정치보다 약간 더 높은 가치가 있으면 다른 팀에서 더 많은 분석이 촉발될 가능성이 높다고 말했습니다. 게리트 셸렌버거, 하버드-스미스소니언 천체 물리학 센터에서 은하단을 연구하는 천체 물리학자. “아마도 이 주제에 관해 우리가 본 마지막 논문은 아닐 것입니다.”

중성미자 무게 측정

초기 우주에서 형성된 풍부한 중성미자 - 거의 광자(빛의 입자)와 맞먹는다. 마릴레나 러베르데, 워싱턴 대학의 우주학자. 그러나 물리학자들은 중성미자가 광자와 달리 질량이 작아야 함 세 가지 유형 사이에서 진동하는 방식 때문입니다. 입자는 다른 기본 입자와 동일한 메커니즘을 통해 질량을 획득하지 않으므로 질량은 많이 연구된 미스터리입니다. 그리고 첫 번째 질문은 그들이 실제로 얼마나 거대한지입니다.

우주론자들은 중성미자가 우주 구조에 미치는 영향을 연구함으로써 중성미자의 질량을 추정할 수 있습니다. 중성미자는 거의 빛의 속도로 빠르게 돌아다니며 다른 물질 위로 빛나지 않고 바로 통과합니다. 그래서 우주에서의 그들의 존재는 그 덩어리를 약화시켰습니다. “중성미자에 더 많은 질량을 가할수록 [큰] 규모에서 더 많은 질량이 부드러워집니다.”라고 Loverde는 말했습니다.

eRosita 팀은 은하단 측정과 CMB 측정을 결합하여 세 가지 유형의 중성미자 질량의 합이 0.11 전자 볼트(eV) 이하 또는 전자 질량의 XNUMX만분의 XNUMX 미만인 것으로 추정했습니다. 다른 중성미자 실험에서는 하한선을 정했다이는 세 개의 중성미자 질량의 합이 최소 0.06eV(세 개의 질량 값 중 하나의 가능한 순서에 대해) 또는 0.1eV(역순의 경우)가 되어야 함을 보여줍니다. 상한과 하한 사이의 거리가 줄어들면서 과학자들은 중성미자 질량의 값을 정확히 찾아내는 데 점점 더 가까워지고 있습니다. 불불은 “우리는 실제로 돌파구를 찾기 직전에 있다”고 말했다. 후속 데이터 릴리스에서 eRosita 팀은 역순 중성미자 질량 모델을 배제할 수 있을 만큼 상한을 낮출 수 있었습니다.

주의가 필요합니다. 존재할 수 있는 다른 빠르고 가벼운 입자(예: 액시온, 암흑 물질의 후보로 제안된 가상 입자는 구조 형성에 동일한 영향을 미칠 것입니다. 그리고 중성미자 질량 측정에 오류가 발생하게 됩니다.

암흑 에너지 추적

은하단 측정은 구조가 어떻게 성장했는지뿐만 아니라 암흑 에너지(공간에 스며들어 공간 팽창을 가속화하고 물질을 분리하는 얇은 척력 에너지)에 의해 성장이 어떻게 방해되었는지도 밝힐 수 있습니다.

우주론의 표준 모델이 가정하는 것처럼 암흑 에너지가 공간 자체의 에너지라면 공간과 시간 전체에 걸쳐 일정한 밀도를 갖게 됩니다(그래서 우주 상수라고도 합니다). 그러나 시간이 지남에 따라 밀도가 떨어지면 완전히 다른 것입니다. “그것은 우주론이 안고 있는 가장 큰 질문입니다.”라고 오스트리아 인스브루크 대학의 eRosita 팀원인 Sebastian Grandis는 말했습니다.

연구진은 수천 개의 클러스터 지도에서 암흑 에너지가 우주 상수의 프로파일과 일치한다는 사실을 발견했습니다. 비록 측정값의 불확실성이 10%이므로 아주 조금씩 변하는 암흑 에너지 밀도가 여전히 가능하다는 사실을 발견했습니다.

원래 러시아 우주선에 탑승한 eRosita는 2022번의 전체 하늘 조사를 수행할 예정이었지만 망원경이 다섯 번째 조사를 시작한 지 몇 주 후인 XNUMX년 XNUMX월 러시아가 우크라이나를 침공했습니다. 이에 대응하여 eRosita를 운영하고 운영하는 독일 측은 망원경을 안전 모드로 전환하고 모든 과학적 관측을 중단했습니다.

이러한 초기 논문은 처음 1.5개월 간의 데이터를 바탕으로 작성되었습니다. 독일 연구팀은 향후 XNUMX년 동안의 관측 기간 동안 약 XNUMX배나 많은 은하단을 발견할 것으로 예상하고 있으며, 이를 통해 이러한 모든 우주론적 매개변수를 더 정확하게 찾아낼 수 있을 것입니다. “성단 우주론은 CMB 외에 우주론에 대한 가장 민감한 조사가 될 수 있습니다.”라고 말했습니다. 아냐 폰 데어 린덴, Stony Brook University의 천체 물리학 자.

그들의 초기 결과는 상대적으로 활용되지 않은 정보 소스의 힘을 보여줍니다. Grandis는 “우리는 이 지역의 새로운 어린이입니다.”라고 말했습니다.