블랙홀과 암흑 에너지 :허블이 우주의 가장 어두운 비밀을 발견 한 방법

허블 우주 망원경의 고해상도, 큰 조리개 및 극단적 인 정밀도는 우주의 가장 어두운 범위에서 광자를 끌어 당길 수 있음을 의미합니다.

이 먼 은하와 별의 빛이 빈 공간을 가로 지르는 데 수십억 년이 걸렸기 때문에, 우리는 수천 년 전과 마찬가지로 우주의 가장 빠른 날로 거슬러 올라갑니다.

“우리는 가장 먼 은하의 본질을 공간과 시간에 우리에게 더 가깝게 보는 사람들과 비교하여 다른지를 확인할 수 있습니다. 허블 (Hubble)의 선임 프로젝트 과학자 인 제니퍼 위스 먼 (Jennifer Wiseman)은 말합니다. "Hubble의 가장 심오한 기여는 시간이 지남에 따라 우주가 어떻게 변했는지를 우리에게 밝혔습니다."

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이 기능은 허블 딥 필드 이미지보다 더 잘 보여줍니다. 이 중 첫 번째는 1995 년에 망원경이 100 시간 길이의 노출 (정상보다 몇 배나 길어)을 분명히 빈 하늘의 스트레치로 가져 갔을 때 촬영되었습니다.

당시 일부 천문학 자들은 이미지가 귀중한 허블 시간의 낭비라고 주장했지만, 이미지가 정리되었을 때, 그들은 신속하게 잘못되었다.

이 첫 번째 이미지에는 거의 3,000 개의 은하가 포함되어 있으며, 일부는 첫 번째 별이 형성 될 때까지 거슬러 올라갑니다. 이것들은 오늘날의 것보다 작고 불규칙한 것으로 보이며, 은하가 시간이 지남에 따라 변한다는 것을 보여줍니다.

초신성과 암흑 에너지

Hubble의 예리한 눈은 이러한 먼 은하를 만들 수 있었지만,이 원격의 집단이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 정확히 해결하는 데 핵심적인 것이 었습니다.

Wiseman은“Hubble은 천문학자가 멀리 떨어진 은하계까지의 거리를 측정하는 데 사용하는 IA 초신성 유형을 관찰합니다.

이러한 유형 IA 초신성은 항상 같은 밝기로 폭발하여 지구에서 명백한 밝기를 측정함으로써 천문학 자들은 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 그리고 그들이 발생한 은하계가 얼마나 멀리 있어야하는지 알아 낼 수 있습니다. 이 거리를 계산하는 것은 허블의 주요 과학 목표 중 하나의 핵심 부분입니다. 우주가 확장되는 속도를 측정합니다.

Wiseman은“에드윈 허블 (Edwin Hubble)이 세기 전에 은하계가 물러났다는 것을 관찰 한 이래로 우주가 확장되고있는 것으로 보이며 그 공간이 늘어나고있는 것 같습니다.

“그러나 실제 거리 측정이 필요하기 때문에 해당 확장의 실제 속도를 측정하는 것은 어려운 일이었습니다. Hubble은 이러한 관찰을 더 높고 더 높은 정밀도로 만드는 데 도움이되어 가장 영향력있는 기여 중 하나를 초래했습니다. 우주의 확장이 실제로 가속화되고 있습니다.”

천문학 자들은 1998 년에 두 명의 독립 팀 이이 가속화를 발견했을 때 놀랐습니다. 빅뱅 이후 확장이 정지 또는 고원으로 꾸준한 속도로 느려질 것이라고 가정했습니다. 확장이 가속화되면 문제가 발생합니다.

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Wiseman은“우리는 여전히 완전히 이해하지 못합니다. “천체 물리학에서는 매우 인기있는 주제입니다. 우리는 그것을 어두운 에너지라고 부르며 허블은 실제로 연구에서 중요한 역할을했습니다.”

오늘날 천문학 자들은 암흑 에너지가 우주의 약 75 %를 차지하고 있다고 생각합니다. 나머지 부분의 작은 부분은 구름이나 별에서 화상을 입히는 가스와 먼지와 같은 빛나는 물질로 구성됩니다. 나머지 24 %는 어두운 물질이며, 우리 우주를 통해 실을 실어 은하와 별 사이를 확장하는 또 다른 신비한 물질입니다.

암흑 물질과 중력 렌즈

이 암흑 물질은 정상적인 물질이하는 방식의 빛과 상호 작용하지 않으므로 정상적인 망원경에 완전히 보이지 않습니다. 그러나 그것은 중력을 통해 가시 우주와 상호 작용하는데, 이는 허블 이이 '볼 수없는'물질을 빛으로 가져올 수 있음을 의미합니다.

Wiseman은“모든 유형의 질량은 시공간을 왜곡 할 것입니다. "당신이 매우 큰 질량을 가지고 있다면, 그 왜곡은 실제로 관찰하기에 충분히 중요한 현상을 일으킬 수 있습니다."

이 효과는 중력 렌즈로 알려져 있으며, 먼 은하의 빛이 은하 클러스터와 같은 거대한 물체의 중력에 의해 구부러집니다. 그러나 그 과정은 완벽하지 않으며 먼 은하계의 빛이 지구에 도달 할 때 보통 왜곡되었습니다.

Wiseman은“허블은 왜곡 된 빛의 호를 감지하기 위해 은하의 클러스터를 관찰하는 데 사용되고 있습니다. "은하 클러스터의 중력 렌즈를 검사함으로써 우리는이 클러스터에 질량이 어떻게 분포되는지에 대해 이야기 할 수 있습니다."

이 질량의 대부분은 암흑 물질입니다. 천문학 자들은 은하가 얼마나 많이 왜곡되는지를 살펴보면 우주 전체에 신비한 물질이 어떻게 분포되는지를 매핑 할 수 있습니다.

스포팅 초대형 블랙홀

Hubble이 Illuminate에 도움을 준 또 다른 보이지 않는 물체는 초대형 블랙홀입니다. 이 조밀 한 몸은 우리의 태양보다 수십억 배 더 거대하며 대부분의 은하의 중심에 누워있는 것으로 생각됩니다.

허블 이전에,이 블랙홀은 전적으로 이론적이었습니다. 그들의 존재에 대한 유일한 증거는 퀘이사로 알려진 먼 은하의 무선 관찰이었다. 그것은 태양계의 크기 주위에 물체를 포함했지만 우주에서 다른 어떤 것보다 더 밝게 빛나고있다.

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Hubble은 무선 배출량이 그 은하의 중심에서 나오는 것을 결정할 수 있었으며, 대부분 거대한 블랙홀 주위에 소용돌이 치면서 강하게 가열 된 매우 뜨거운 가스에서 아마도 가능성이 높습니다.

1997 년에 우주 망원경 영상 분광기가 Hubble에 설치되었습니다. 이 악기는 갤럭시의 중심에 가까운이 지역을 보는 데 훨씬 더 나았으며 블랙홀에 가까운 궤도에 잡힌 별의 빠른 움직임을 만들 수있었습니다. 악기는 곧 그들을 발견하여 초대형 블랙홀의 존재를 확실히 증명했습니다.

지난 30 년 동안 허블 우주 망원경은 천문학 자들이 가장 깊은 깊이의 공간에서 광자를 꺼내도록 도와 주었고, 빛이 빛나지 않는 우주의 가장 어두운 비밀을 드러내는 데 도움이되는 우주에서 조명 된 장소조차도.

• 이 기사는 BBC Science Focus Magazine의 348 호에 처음 등장했습니다.