막심해(莫心海)
【정견뉴스】
천문학자들은 암흑 에너지 분광기(DESI)를 사용하여 현재까지 가장 큰 3차원 우주 지도를 만들었으며, DESI 데이터를 다른 실험 결과와 결합하여 암흑 에너지가 시간이 지남에 따라 약해지고 있다는 징후를 발견했다고 로렌스 버클리 연구소 뉴스 센터가 3월 19일에 보도했다.
현대 천문학은 우주의 운명이 물질과 암흑 에너지 사이의 균형에 달려 있으며, 암흑 에너지는 우주의 가속 팽창을 이끄는 근본적인 요소라고 본다. 우주가 계속 가속 팽창한다면 우주는 죽은 침묵에 빠져 거의 텅 비게 될 것입니다. DESI의 최신 연구 결과는 지금까지 가장 큰 3D 우주 지도를 사용하여 지난 110억 년 동안 암흑 에너지의 영향을 추적했다. 연구진은 ‘우주 상수’로 널리 알려진 암흑 에너지가 시간이 지남에 따라 예상치 못한 방식으로 진화했을 수 있다는 사실을 발견했다. 암흑 에너지가 시간이 지남에 따라 변화했다면 우주의 운명도 달라질 수 있다.
DESI는 미국 에너지부의 로렌스 버클리 국립연구소(버클리 랩)가 관리하는 전 세계 70여 개 기관의 900명 이상의 연구자가 참여하는 국제적인 실험이다. 이 공동 연구팀은 오늘 온라인 저장소인 arXiv에 게시되고 캘리포니아 애너하임에서 열리는 미국 물리학회 글로벌 물리학 서밋에서 시연될 여러 논문을 통해 연구 결과를 공유했다.
“우리가 보고 있는 현상을 보는 것은 매우 흥미롭습니다.”라고 DESI의 공동 대변인인 알렉시 로토-하넷(Alexie Leauthaud-Harnett) 산타크루즈 캘리포니아 대학교 교수는 말한다. “암흑 에너지와 우주의 근본적인 본질에 대한 중대한 발견을 앞두고 있다고 생각하니 흥분됩니다.”
DESI를 다른 측정치와 결합하면 암흑 에너지의 영향이 시간이 지남에 따라 줄어들 수 있으며 현재 널리 사용되는 우주의 “표준 모델”을 다시 작성해야 하며 다른 모델이 더 적합할 수 있다는 징후가 점점 더 커지고 있다. 다른 측정에는 우주의 새벽에 남은 빛(우주 마이크로파 배경 또는 CMB), 폭발하는 별(초신성), 먼 은하에서 온 빛이 중력적으로 왜곡되는 방식(약한 렌즈 현상)이 포함된다.
“우리는 오컴의 면도날의 법칙을 따르고 있으며, 우리가 보는 현상에 대한 가장 간단한 설명이 변화하고 있습니다.”라고 DESI의 공동 대변인이자 워털루 대학교의 윌 퍼시벌 교수는 말한다. “이 모든 다양한 데이터 집합을 이해하기 위해 표준 우주론 모델을 수정해야 할 필요성이 점점 더 커지고 있으며, 진화하는 암흑 에너지가 유망해 보입니다.”라고 말했다.
지금까지 암흑 에너지 진화에 대한 선호도는 발견의 문턱을 나타내는 물리학의 표준인 “5 시그마”까지는 올라가지 않았다. 그러나 DESI 데이터와 CMB, 약한 렌즈, 초신성 데이터 세트의 다양한 조합은 2.8에서 4.2 시그마까지 다양하다. 이 분석은 과학자에게 결과를 끝까지 숨기는 기술을 사용하여 데이터에 대한 무의식적인 편견을 완화한다.
DESI는 지금까지 수행된 가장 광범위한 우주 인구조사 중 하나다. 5,000개의 은하에서 동시에 빛을 포착하는 이 최첨단 장비는 미국 에너지부 과학국의 지원으로 제작되어 운영되고 있다. DESI는 미국 국립과학재단의 애리조나주 키트 피크 국립천문대(NSF NOIRLab의 프로젝트)에 있는 니콜라스 U. 메이올 4미터 망원경에 장착되어 있다. 현재 5년째인 이 실험은 프로젝트가 끝날 때까지 약 5천만 개의 은하와 퀘이사(매우 멀지만 그 중심에 블랙홀이 있는 밝은 천체)를 측정할 계획이다.
새로운 분석은 지난 3년간의 관측 자료를 사용하며, 여기에는 가장 잘 측정된 약 1,500만 개의 은하와 퀘이사가 포함되어 있다. 이는 암흑 에너지의 진화를 암시했던 DESI의 첫 번째 분석에 사용된 것보다 두 배 이상 큰 데이터 세트를 통해 실험의 정밀도를 향상시키는 큰 도약이다.
“데이터는 암흑 에너지가 진화하는 경향을 계속 보여줄 뿐만 아니라 그 증거가 그 어느 때보다 강력해졌습니다.”라고 포츠머스 대학의 교수이자 DESI 은하 및 퀘이사 클러스터링 워킹 그룹의 공동 의장인 세샤드리 나다투르는 말한다.
DESI는 우주에 물질이 어떻게 분포되어 있는지 연구하여 암흑 에너지의 영향을 추적한다. 초기 우주의 사건은 물질의 분포에 미묘한 패턴을 남겼는데, 이를 바리온 음향 진동(BAO)이라고 한다. 이 BAO 패턴은 표준 척도 역할을 하며, 그 크기는 우주가 팽창하는 방식에 따라 직접적으로 영향을 받는다. 연구자들은 다양한 거리에서 규모를 측정함으로써 역사적으로 암흑 에너지의 강도를 이해할 수 있으며, 이 방법을 사용하는 DESI의 정확도는 세계 최고 수준이다.
“우리는 수십 년 동안 이 인상적인 표준 우주 모델을 사용해 왔습니다.”라고 더럼 대학의 박사후 연구원이자 DESI의 우주 매개 변수 추정 작업 그룹의 공동 의장인 윌렘 엘버스는 말한다. “데이터가 더 정확해지면서 모델에 잠재적인 허점을 발견했고, 모든 결과를 설명하기 위해 새로운 무언가가 필요하다는 것을 깨달았습니다.”라고 말했다.
이 협업은 곧 현재 데이터 세트에서 더 많은 정보를 추출하기 위한 추가 분석을 시작할 예정이며, DESI는 계속 수집할 것이다. 향후 몇 년 내에 온라인에 공개될 다른 실험에서도 향후 분석을 위한 추가 데이터 세트가 제공될 예정이다.
실험의 새로운 분석에 대해 설명하는 동영상은 DESI 유튜브 채널에서 확인할 수 있다. 오늘 APS 회의에서 최신 암흑 에너지 결과를 발표하는 것 외에도, DESI 협업은 누구나 탐색할 수 있는 데이터 릴리스 1(DR1)을 공개했으며, 여기에는 본 조사 첫 13개월의 데이터가 포함되어 있다고 발표했다. 수백만 개의 물체에 대한 정보가 포함된 이 데이터 세트는 다른 사람들의 광범위한 천체 물리학 연구와 DESI의 우주 학적 목표를 지원할 것이다.
자료출처: https://newscenter.lbl.gov/2025/03/19/new-desi-results-strengthen-hints-that-dark-energy-may-evolve/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/295862