우주는 무엇으로 만들어졌나요? 이 질문은 수백 년 동안 천문학자들을 이끌어 왔습니다.

지난 5년 동안 과학자들은 당신, 나, 지구, 그리고 우리가 볼 수 있는 거의 모든 것을 구성하는 원자와 분자와 같은 "정상적인" 물질이 우주의 25%만을 차지한다고 믿어 왔습니다. 또 다른 XNUMX%는 우리가 볼 수는 없지만 중력을 통해 일반 물질에 어떻게 영향을 미치는지 감지할 수 있는 알려지지 않은 물질인 "암흑 물질"입니다.

우주의 나머지 70%는 '암흑에너지'로 이루어져 있습니다. 1998년에 발견된 이것은 우주를 점점 더 빠른 속도로 팽창시키는 것으로 여겨지는 알려지지 않은 형태의 에너지입니다.

In 새로운 연구, 곧 출판될 예정입니다. 천문학 저널, 나와 동료들은 암흑 에너지의 특성을 이전보다 더 자세히 측정했습니다. 우리의 결과는 그것이 아인슈타인이 처음 제안한 가상의 진공 에너지일 수도 있고, 시간이 지남에 따라 변하는 더 이상하고 복잡한 것일 수도 있음을 보여줍니다.

암흑에너지란 무엇인가?

아인슈타인은 100여 년 전 일반 상대성 이론을 개발했을 때 자신의 방정식을 통해 우주가 팽창하거나 수축한다는 사실을 깨달았습니다. 이것은 그에게 잘못된 것처럼 보였기 때문에 그는 중력의 균형을 맞추고 우주를 정적으로 유지하기 위해 빈 공간에 내재된 일종의 에너지인 "우주 상수"를 추가했습니다.

나중에 헨리에타 스완 레비트(Henrietta Swan Leavitt)와 에드윈 허블(Edwin Hubble)의 연구를 통해 우주가 실제로 팽창하고 있음을 보여주었을 때, 아인슈타인은 우주 상수를 없애고 이를 자신의 “가장 큰 실수”라고 불렀습니다.

그러나 1998년에 두 연구팀은 우주의 팽창이 실제로 가속되고 있음을 발견했습니다. 이는 결국 아인슈타인의 우주 상수와 매우 유사한 것이 존재할 수 있음을 의미합니다. 현재 우리가 암흑 에너지라고 부르는 것입니다.

초기 측정 이후 우리는 초신성과 기타 탐사선을 사용하여 다음과 같은 특성을 측정해 왔습니다. 어두운 에너지. 지금까지 이러한 결과는 우주의 암흑에너지 밀도가 일정한 것으로 나타났습니다.

이는 우주가 성장하더라도 암흑에너지의 강도는 동일하다는 것을 의미합니다. 우주가 커진다고 해서 암흑에너지가 더 얇아지는 것은 아닌 것 같습니다. 우리는 이것을 숫자로 측정합니다. w. 아인슈타인의 우주상수 효과 세트 w -1로, 이전 관찰에서는 이것이 거의 옳았다고 제안했습니다.

우주 측정 막대로 폭발하는 별

우주에 무엇이 있고 그것이 얼마나 빨리 성장하고 있는지 어떻게 측정합니까? 우리는 거대한 줄자나 거대한 저울을 가지고 있지 않기 때문에 대신에 "표준 양초"를 사용합니다. 공간 우리는 그 밝기를 알고 있습니다.

밤이고 당신이 몇 개의 가로등을 들고 긴 길 위에 서 있다고 상상해 보십시오. 이 극들은 모두 같은 전구를 가지고 있지만, 더 멀리 있는 극들은 가까운 극들보다 더 어둡습니다.

빛은 거리에 비례하여 희미해지기 때문입니다. 전구의 전력을 알고 전구가 얼마나 밝게 보이는지 측정할 수 있다면 전등 기둥까지의 거리를 계산할 수 있습니다.

천문학자들에게 일반적인 우주 전구는 Ia형 초신성이라고 불리는 일종의 폭발하는 별입니다. 이들은 종종 이웃 별의 물질을 빨아들이고 성장하여 태양 질량의 1.44배에 도달한 후 폭발하는 백색왜성입니다. 폭발이 얼마나 빨리 사라지는지 측정함으로써 폭발이 얼마나 밝았는지, 그리고 우리로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 알 수 있습니다.

암흑 에너지 조사

XNUMXD덴탈의 암흑 에너지 조사 암흑에너지를 측정하기 위한 가장 큰 노력입니다. 여러 대륙에 걸쳐 400명 이상의 과학자들이 남쪽 하늘의 일부를 반복적으로 관찰하기 위해 거의 XNUMX년 동안 협력해 왔습니다.

반복적인 관찰을 통해 새로운 폭발하는 별과 같은 변화를 찾을 수 있습니다. 더 자주 관찰할수록 이러한 변화를 더 잘 측정할 수 있으며, 검색하는 영역이 넓을수록 더 많은 초신성을 찾을 수 있습니다.

암흑 에너지의 존재를 나타내는 첫 번째 결과는 단지 수십 개의 초신성만을 사용했습니다. Dark Energy Survey의 최신 결과는 약 1,500개의 폭발하는 별을 사용하여 훨씬 더 높은 정밀도를 제공합니다.

칠레 세로-톨로로 미주 천문대(Cerro-Tololo Inter-American Observatory)의 4미터 블랑코 망원경(Blanco Telescope)에 설치된 특수 제작된 카메라를 사용하여 이번 조사에서는 수천 개의 다양한 유형의 초신성을 발견했습니다. 어떤 것이 Ia 유형(거리 측정에 필요한 종류)인지 알아보기 위해 우리는 뉴 사우스 웨일즈의 Siding Spring Observatory에 있는 4미터 앵글로 호주 망원경을 사용했습니다.

앵글로 오스트레일리아 망원경(Anglo Australian Telescope)은 초신성에서 나오는 빛의 색을 분리하는 측정을 수행했습니다. 이를 통해 폭발에 포함된 개별 요소의 "지문"을 볼 수 있습니다.

Ia형 초신성은 수소와 규소를 포함하지 않는 등 몇 가지 독특한 특징을 가지고 있습니다. 그리고 충분한 초신성이 있으면 기계 학습을 통해 수천 개의 초신성을 효율적으로 분류할 수 있었습니다.

우주상수보다 더 복잡함

마침내 1,500년이 넘는 연구와 약 XNUMX개의 Ia형 초신성을 연구한 끝에 암흑 ​​에너지 조사(Dark Energy Survey)가 새로운 최고의 측정치를 내놓았습니다. w. 우리는 발견 w = -0.80 ± 0.18이므로 -0.62에서 -0.98 사이에 있습니다.

이것은 매우 흥미로운 결과입니다. –1에 가깝지만 정확히 거기에 있는 것은 아닙니다. 우주 상수, 즉 빈 공간의 에너지가 되려면 정확히 –1이 되어야 합니다.

이것이 우리를 어디로 떠나게 합니까? 암흑 에너지에 대한 더 복잡한 모델이 필요할 수도 있다는 생각으로, 아마도 이 신비한 에너지가 우주의 수명 동안 변화해 온 모델일 수도 있습니다.

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

이미지 제공: Ia형 초신성의 잔해 - 우주의 거리를 측정하는 데 사용되는 일종의 폭발성 별입니다. NASA / CXC / U.텍사스, CC BY

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• 출처: https://singularityhub.com/2024/01/12/supernova-study-shows-dark-energy-may-be-more-complicated-than-we-thought/