우주의 팽창률 측정은 물리학과 천문학의 오랜 논쟁에 영향을 미칩니다.

확대된 다중 이미지 초신성 데이터 덕분에 University of Minnesota Twin Cities 연구원이 이끄는 팀은 우주의 팽창률을 측정하는 최초의 기술을 성공적으로 사용했습니다. 그들의 데이터는 현장에서 오랜 논쟁에 대한 통찰력을 제공하고 과학자들이 우주의 나이를 더 정확하게 결정하고 우주를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 작업은 각각 2개의 논문으로 나누어져 있습니다. 과학세계 최고의 피어리뷰 학술지 중 하나, 그만큼 천체 물리학 저널천체물리학과 천문학에 대한 동료 검토 과학 저널.

천문학에서는 “허블 상수”라고도 하는 우주 팽창에 대한 두 가지 정확한 측정값이 있습니다. 하나는 인근의 초신성 관측에서 계산되고 두 번째는 “우주 마이크로파 배경” 또는 빅뱅 직후 우주를 통해 자유롭게 흐르기 시작한 복사를 사용합니다.

그러나 이 두 측정값은 약 10% 차이가 나므로 물리학자와 천문학자 사이에 광범위한 논쟁이 벌어졌습니다. 두 측정값이 모두 정확하다면 우주 구성에 대한 과학자들의 현재 이론이 불완전하다는 의미입니다.

두 논문의 주저자이자 대학의 조교수인 패트릭 켈리(Patrick Kelly)는 “새롭고 독립적인 측정이 허블 상수의 두 측정 사이의 이러한 불일치를 확인한다면 우주에 대한 우리의 이해에 갑옷의 틈이 될 것”이라고 말했습니다. 미네소타 물리학 및 천문학 학교. “큰 문제는 측정 중 하나 또는 둘 다에 가능한 문제가 있는지 여부입니다. 우리 연구는 우주의 팽창률을 측정하기 위해 독립적이고 완전히 다른 방법을 사용하여 문제를 해결합니다.”

미네소타 대학이 이끄는 팀은 2014년 켈리가 발견한 초신성 데이터를 사용하여 이 값을 계산할 수 있었습니다. 이는 망원경이 동일한 우주 사건의 4가지 다른 이미지를 캡처했음을 의미하는 다중 이미지 초신성의 첫 번째 예입니다. 발견 후 전 세계 팀들은 초신성이 2015년 새로운 위치에서 다시 나타날 것이라고 예측했고 미네소타 대학 팀은 이 추가 이미지를 감지했습니다.

이 다중 이미지는 초신성이 은하단에 의해 중력적으로 렌즈화되었기 때문에 나타납니다. 은하단의 질량이 휘어지고 빛을 확대하는 현상입니다. 연구원들은 2014년과 2015년 이미지의 출현 사이의 시간 지연을 사용하여 이전에는 실행이 불가능했던 노르웨이 천문학자 Sjur Refsdal이 1964년에 개발한 이론을 사용하여 허블 상수를 측정할 수 있었습니다.

Kelly는 연구원들의 발견이 논쟁을 완전히 해결하지는 못하지만 문제에 대한 더 많은 통찰력을 제공하고 물리학자들이 우주의 나이를 가장 정확하게 측정하는 데 더 가까워지게 한다고 말했습니다.

“우리의 측정은 초신성 값과 크게 다르지는 않지만 우주 마이크로파 배경 값을 선호합니다.”라고 Kelly는 말했습니다. “성단에 의해 중력 렌즈가 적용된 미래의 초신성에 대한 관측이 비슷한 결과를 낳는다면 현재의 초신성 값 또는 은하단 암흑 물질에 대한 우리의 이해에 문제가 있음을 식별할 것입니다.”

동일한 데이터를 사용하여 연구자들은 은하단 암흑 물질의 현재 모델 중 일부가 초신성 관측을 설명할 수 있음을 발견했습니다. 이를 통해 그들은 오랫동안 천문학자들을 괴롭혀온 질문인 은하단의 암흑 물질 위치에 대한 가장 정확한 모델을 결정할 수 있었습니다.

이 연구는 NASA가 우주망원경과학연구소와 국립과학재단을 통해 주로 자금을 지원했습니다.

Kelly 외에도 팀에는 University of Minnesota의 Minnesota Institute for Astrophysics의 연구원이 포함되었습니다. 사우스캐롤라이나 대학교; 캘리포니아 대학교, 로스앤젤레스; 스탠포드 대학교; 스위스 연방 공과 대학 로잔; 소르본 대학교; 캘리포니아 대학교 버클리; 토론토 대학교; 러트거스 대학교; 코펜하겐 대학교; 케임브리지 대학교; Kavli 우주론 연구소; 네게브의 벤 구리온 대학; 바스크 지방 대학교; 칸타브리아 대학교; Consejo Superior de Investigaciones Cientificas(스페인 국립 연구 위원회); 카네기 과학 연구소의 천문대; 포츠머스 대학교; 더럼 대학교; 캘리포니아 대학교, 산타 바바라; 도쿄 대학; 우주 망원경 과학 연구소; 라이프니츠 천체 물리학 연구소 포츠담; 미시간 대학교; 호주국립대학교; 스토니 브룩 대학교; 하이델베르크 대학교; 그리고 치바 대학.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230511164447.htm