암흑에너지가 암흑물질을 삼키고 있을까?

2014. 11. 16. 12:35과학 이야기

 

 

 

 

 

      

암흑에너지가 암흑물질을 삼키고 있을까? 우주와 시간 / 과학

2014/11/04 09:00

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암흑에너지가 암흑물질을 삼키고 있을까?

October 31, 2014, ScienceDaily

출처: 포츠머스 대학(University of Portsmouth)

요약: 암흑물질과 암흑에너지의 특성, 그리고 우주의 미래를 알려줄 새로운 연구 결과가 나왔다.

과학자들은 우리 우주를 지탱하고 있는 암흑물질이 서서히 암흑에너지에 삼켜져 사라지고 있다는 징후를 발견했다.

 

 

우주론자들은 뉴멕시코의 SDSS(Sloan Digital Sky Survey)에서 관측된 은하들을 이용하여 암흑에너지의 특성을 연구한다. Credit: Sloan Digital Sky Survey

 

    암흑물질과 암흑에너지의 특성, 그리고 우주의 미래를 알려줄 새로운 연구 결과가 나왔다.

포츠머스와 로마의 과학자들은 우리 우주를 지탱하고 있는 암흑물질이 서서히 암흑에너지에 삼켜져 사라지고 있다는 징후를 발견했다.

   이번 발견은 미국 물리학회가 출간하는 저널 ‘Physical Review Letters’에 발표되었다. 이 논문에서 포츠머스와 로마 대학의 우주론자들은 최신 천문학 데이터에서 암흑에너지가 암흑물질과 상호작용을 통해서 자라나고 있음을 보여주고 있다는 주장을 편다. 이 때문에 우주적 구조체의 성장이 늦추어지는 것으로 나타난다고 한다.

   포츠머스 우주중력연구소장 데이비드 완즈(David Wands) 교수도 이번 연구팀의 일원이다.

완즈 교수는 이번 연구가 시공간의 근본 특성에 관한 것이라고 말했다. 우주 스케일에서 우리 우주와 그 운명에 대한 것이다.

만일 암흑에너지가 자라나고 암흑물질이 사라진다면 결국은 커다랗고 텅 빈, 그리고 거의 아무것도 그 안에 없는 그런 재미없는 우주가 되고 말 것입니다.”

암흑물질은 우주에서 성장 구조의 뼈대를 제공합니다. 우리가 보는 은하들은 그 같은 버팀대 위에 지어졌는데, 이번 발견을 통해서 우리가 보는 바는 암흑물질이 사라지고 있으며 서서히 성장이 늦추어진다는 것입니다.”

    우주론은 지난 1998년 패러다임의 전환이 있었다. 우주가 가속 팽창하고 있으며 그 속도가 발표되었다. 시공간에 퍼져 있는 상수의 암흑에너지(우주 상수, cosmological constant)가 우주론에서는 표준모델이 되었지만, 그러나 이번에 포츠머스와 로마 연구원들은 이보다 더욱 개선된 설명을 내놓았다. 암흑에너지와 암흑물질 간의 에너지 교환포함된 것이다.

   연구원인 로마 대학의 학생 발렌티나 살바텔리(Valentina Salvatelli)와 나즐라 세이드(Najla Said)는 마르코 브루니(Marco Bruni) 박사와 완즈(Wands) 교수, 그리고 로마의 알레산드로 멜치오리(Alessandro Melchiorri) 교수와 함께 연구를 했다. 그들은 SDSS(Sloan Digital Sky Survey)를 포함한 다수의 천문학 관측 데이터를 검토하고, 이들로부터 나타난 구조체 성장 자료를 이용하여 여러 가지 암흑에너지 모델을 테스트했다.

   완즈 교수: “발렌티나와 나즐라는 여름 내내 여러 달 동안 이곳에서 가장 최신 관측결과를 조사했습니다. 1998년에 비하면 훨씬 많은 데이터를 사용할 수 있으며 표준모델로 이들을 설명하기가 이제는 충분치 않습니다. 우리는 더 나은 암흑에너지 모델을 발견했습니다.”

“1990년대 후반부터 천문학자들은 우주를 가속 팽창시키고 있는 무언가가 있다고 확신하고 있었습니다. 가장 간단한 설명은 텅 빈 우주, , 진공이 우주 상수에 해당하는 에너지 밀도를 갖는다는 것입니다. 그러나 이렇게 간단한 모델로는 요즘 연구원들이 접근하는 모든 천문학 데이터를 설명할 수 없다는 증거가 점차 자라나고 있습니다. 특히 우주의 구조, , 은하와 은하군의 성장이 예상보다 늦어 보인다는 점입니다.“

   미시간 대학의 드라건 허터러(Dragan Huterer) 교수는 이번 발견에 주목해야 할 것이라고 말했다.

이번 논문은 매우 흥미롭습니다. 암흑에너지 분야에 새로운 발전이 있다면 주목할 필요가 있는데, 왜냐하면 우리가 암흑에너지에 대해서 아는 것이 너무 없기 때문입니다. 그러나 이번 결과에 놀랐다기보다는 상호작용이 빠진 가장 단순한 모델과는 다른 결과가 나온 것입니다.”

Journal Reference:

1.Valentina Salvatelli, Najla Said, Marco Bruni, Alessandro Melchiorri, David Wands. Indications of a Late-Time Interaction in the Dark Sector. Physical Review Letters, 2014; 113 (18) DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.181301

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