의 예비 관찰 암흑 에너지 분광기 (DESI)는 우주 팽창의 가속도가 일정하지 않았음을 암시합니다. 즉, 우주의 역사에 걸쳐 암흑 에너지가 변화해 왔다는 것입니다.

새천년이 시작되면서 천문학자들은 우주가 점점 더 빠른 속도로 팽창하고 있다는 사실을 발견했습니다. 이것은 중력이 빅뱅 이후 우주의 팽창을 늦추고 있다고 생각했던 대부분의 우주론자들에게 충격으로 다가왔습니다.

1998년과 1999년에 두 개의 독립된 팀이 고대 초신성까지의 거리와 지구에서 멀어지는 속도를 측정하여 가속도를 발견했습니다. 1998년에 만들어진 용어인 암흑 에너지는 이러한 지속적인 가속에 필요한 막대한 양의 에너지를 제공하기 위해 사용되었습니다. 이 팀의 세 리더는 이 발견으로 2011년 노벨 물리학상을 공동 수상했으며, 지난 XNUMX년 동안 다양한 관찰을 통해 우주론의 표준 모델에 암흑 에너지가 포함된다는 사실이 뒷받침되었습니다.

이제 우주 팽창을 연구하기 위해 고안된 DESI 덕분에 또 다른 충격이 올 수도 있다.

로봇 제어 광섬유

DESI는 애리조나주 키트 피크 국립 천문대(Kitt Peak National Observatory)의 Nicholas U Mayall 망원경에 위치해 있습니다. In은 분광기 배열로 빛을 보내는 수천 개의 로봇 제어 광섬유로 구성됩니다. 이를 통해 DESI는 우주의 은하계와 퀘이사에 대한 광범위한 지도를 만들 수 있었습니다. 분광학 데이터는 은하의 적색편이에 의해 결정되는 은하가 우리로부터 얼마나 빨리 멀어지고 있는지에 대한 척도를 제공합니다.

DESI의 암흑 에너지 연구의 핵심은 은하가 우주 전체에 균일하게 분포되어 있지 않고 오히려 빈 공간으로 둘러싸인 거품 같은 지역에 집중되어 있다는 것입니다. 이는 초기 우주가 어떻게 팽창하고 냉각되었는지에 대한 결과입니다. 이 과정은 음파가 전파되는 뜨거운 플라즈마로 시작되어 중입자 음향 진동(BAO)이라고 불리는 고밀도 및 저밀도 영역을 생성합니다.

결국 이 플라즈마는 "동결"되어 최초의 별과 은하를 형성하는 가스를 생성했습니다. BAO가 생성한 밀도가 높은 영역에서는 은하 거품이 형성되는 경향이 있었고, 이는 우주와 함께 확장되었습니다. 따라서 은하 거품의 크기는 천문학자들에게 그것이 우리에게 빛을 보냈을 때 얼마나 오래되었는지 알려줍니다. 팀은 또한 고대 퀘이사의 빛을 사용하여 BAO를 조명하여 은하계 측정으로 가능했던 것보다 더 먼 시간을 거슬러 탐사할 수 있었습니다.

감미로운 힌트

DESI 팀은 분광학 정보와 BAO 정보를 종합하여 지난 11억 년 동안 XNUMX개의 서로 다른 시점에서 우주의 팽창 속도를 결정할 수 있었습니다. 그들의 관찰은 암흑 에너지의 일정한 값과 대체로 일치하지만 DESI 과학자들은 약간의 편차에 대한 감질나는 힌트를 보고했습니다.

DESI 이사는 “지금까지 우리는 최고의 우주 모델과 기본적인 일치를 보고 있지만 암흑 에너지가 시간에 따라 진화하고 있음을 나타낼 수 있는 잠재적으로 흥미로운 차이점도 보고 있습니다.”라고 설명합니다. 마이클 레비그는 미국 로렌스 버클리 국립 연구소에 기반을 두고 있습니다. "데이터가 더 많아지면 이러한 문제가 사라질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으므로 곧 3년 데이터 세트 분석을 시작할 수 있게 되어 기쁩니다."

구체적으로 연구팀은 관측 결과가 시간에 따라 변하는 암흑에너지와 일치한다는 사실을 발견했습니다. 그러나 편차의 통계적 유의성은 3σ보다 약간 더 좋습니다. 즉, 관찰이 통계적 우연일 가능성이 약 0.2%라는 의미입니다. 우주론과 다른 물리학 분야에서는 발견을 위해서는 5σ의 유의성이 필요합니다.

이러한 관측은 최소 5년 동안 우주를 조사할 것으로 예상되는 DESI 운영 첫해에 이루어졌습니다.

“첫 해의 데이터만으로 우주 시간의 1가지 다른 조각에서 각각 3~XNUMX%의 정밀도로 우주의 팽창 역사를 이미 측정할 수 있다는 것은 놀라운 일입니다.”라고 Berkeley는 말합니다. 나탈리 팔랑크-들라브루이유. "팀은 도구적 및 이론적 모델링의 복잡성을 설명하기 위해 엄청난 양의 작업을 수행했으며, 이는 우리에게 첫 번째 결과의 견고성에 대한 확신을 줍니다."

DESI는 우주 팽창에 대한 새로운 사실을 밝힐 뿐만 아니라 중성미자 질량에 관한 새로운 정보도 제공했습니다.

BAO 관찰은 arXiv. 관련 출판물을 찾을 수 있습니다 여기에서 지금 확인해 보세요..

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• 출처: https://physicsworld.com/a/baryon-acoustic-oscillations-hint-that-dark-energy-may-have-changed-over-time/