우주 마이크로파 배경 온도를 측정하는 새로운 방법

우주 마이크로파 배경(CMB)은 최초의 우주론, 즉 빅뱅에서 남은 전자기 복사입니다. 의 스냅샷을 제공합니다. 초기 우주.

지난 20년 동안 우주 마이크로파 배경의 온도 측정은 우주에 대한 심오한 통찰력을 제공했습니다. 우주의 본성. 우주의 구성과 진화에 대한 자세한 정보는 CMB의 온도와 편광 이방성에 인코딩되어 있습니다.

이전의 우주론적 모델은 우주가 그 이후로 냉각되었다고 가정한다. 빅뱅 — 그리고 계속 그렇게 하고 있습니다. 이 모델은 또한 냉각 과정이 어떻게 진행되어야 하는지를 설명하지만, 지금까지는 비교적 최근의 비교적 우주적인 시간에 대해서만 직접 확인되었습니다.

국제 천체 물리학자 그룹이 우주 마이크로파 배경 온도를 추정하는 새로운 방법을 발견했습니다. 우주의 초기 시대에 우주 마이크로파 배경 복사 온도가 측정된 것은 이번이 처음입니다.

이 발견은 우주 배경 온도의 발전에 매우 초기 이정표를 세울 뿐만 아니라 수수께끼 같은 암흑 에너지.

북반구에서 가장 강력한 전파 망원경인 프랑스 알프스의 NOEMA 천문대를 사용하여 과학자들은 거대한 항성 폭발 은하 HFLS3를 관찰했습니다. 이 은하는 빅뱅 후 불과 8억 8천만 년에 해당하는 거리에 있습니다. 그들은 우주 마이크로파 배경 복사에 그림자를 드리우는 냉수 가스 스크린을 발견했습니다.

그림자는 지구를 향한 경로의 차가운 물이 따뜻한 마이크로파 복사를 흡수한 결과이며 그 어둠은 온도 차이를 나타냅니다. 수온은 항성 폭발의 다른 관찰된 특성에서 결정할 수 있으므로 그 차이는 빅뱅의 유물 복사 온도를 나타냅니다.

주 저자 Dr. 쾰른 대학 천체 물리학 연구소의 Dominik Riechers는 다음과 같이 말했습니다. “이번 발견은 냉각의 증거 외에도 초기 우주의 우주에는 오늘날 더 이상 존재하지 않는 아주 특정한 물리적 특성이 있음을 보여줍니다. 빅뱅 후 약 15억 년이 지난 아주 초기에, 우주 마이크로파 배경은 이미 너무 추워서 이 효과를 관찰할 수 없었습니다. 따라서 우리는 매우 볼 수 있는 독특한 관찰 창이 있습니다. 젊은 우주 오직.”

“다시 말해서, HFLS3와 같은 특성을 가진 은하가 오늘날 존재한다면 필요한 온도 대비가 더 이상 존재하지 않기 때문에 물 그림자를 관찰할 수 없을 것입니다.”

공동 저자 Dr. 본에 있는 MPIfR(Max Planck Institute for Radio Astronomy)의 Axel Weiss는 다음과 같이 말했습니다. “이 중요한 이정표는 이전에 측정할 수 있었던 것보다 훨씬 더 이른 시대에 대한 예상 냉각 추세를 확인할 뿐만 아니라 파악하기 어려운 암흑 에너지의 특성에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.”

“이 실험에 따르면 암흑 에너지의 속성은 현재 아인슈타인의 ‘우주 상수’와 일치합니다. 즉 암흑 에너지의 밀도가 변하지 않는 팽창하는 우주.”

리처스가 말했다. “초기 우주의 폭발적인 항성 폭발 은하에서 그런 차가운 물 구름을 발견한 팀은 이제 하늘을 가로질러 더 많은 구름을 찾기 시작합니다. 그들은 우주 역사의 첫 15억 년 이내에 빅뱅 에코의 냉각을 계획하는 것을 목표로 합니다. 이 새로운 기술은 우주의 진화에 대한 중요하고 새로운 통찰력을 제공하며, 이러한 초기 시대에는 제한하기가 매우 어렵습니다.”

공동 저자이자 NOEMA 프로젝트 과학자 Dr. 로베르토 네리 말했다, “우리 팀은 이미 다른 은하의 주변 환경을 연구하여 NOEMA와 함께 이것을 추적하고 있습니다. ‘더 큰 물 구름 샘플에 대한 연구에서 예상되는 정확도 향상으로 인해 현재의 우주 팽창에 대한 기본 이해가 유지되는지는 두고 봐야 합니다.”

저널 참조:

1. Riechers, DA, Weiss, A., Walter, F. et al. H2O 흡수에서 6.34의 적색편이에서 마이크로파 배경 온도. 자연, 2022년 DOI: 10.1038/s41586-021-04294-5