남반구에서 하늘을 바라 보면 큰 마젤란 구름을 놓치기가 어렵습니다. 은하수의 나선형 팔 중 하나처럼 보이지만 작지만 작은 은하가 수십억 개의 별과 함께 약 30,000 광년이라는 사실을 보여줍니다. 실제로, 작은 망원경은 어두운 먼지의 덩어리에 흠집이 나는 빛나는 성운으로 흩어져 있음을 보여줄 것입니다.
.그리고 은하수 주변에서 천천히 소용돌이 치는 유일한 위성 은하는 아닙니다. 1999 년까지 천문학 자들은 12 명의 동반자를 감지했으며, 그 중 많은 사람들이 보조되지 않은 눈에 보이지 않습니다. 그러나 그 당시 우주의 진화에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 은하수의 동네가 활동으로 번화해야한다고 예측했다. 누락 된 위성은 어디에 있었습니까?
그 천문 수수께끼는 거의 20 년 동안 Bedevil Astronomers에게 계속되었습니다. 연구원들은 여러 가지 잠재적 인 설명을 생각해 냈습니다. 일부는 은하가 어떻게 진화하는지에 대한 투기적인 새로운 아이디어를 포함했습니다. 다른 사람들은 이국적인 형태의 암흑 물질의 존재를 제안했다 - 우주에서 문제의 84 %를 차지하는 신비한 물질.
그러나 지난 몇 년 동안 이상한 일이 일어났습니다. 새로운 설문 조사를 통해 천문학 자들은 이전에 숨겨져 있던 더 많은 위성 은하를 찾을 수있었습니다. 동시에, 업데이트 된 컴퓨터 시뮬레이션은 전임자보다 훨씬 적은 은하의 존재를 예측했습니다.
실제로, 관찰 연구와 이론적 시뮬레이션의 은하 수의 추정치는 너무 빨리 수렴되어 서로 휘젓는 것을 끝내었다. 2000 년대 초 천문학 자들은 위성이 너무 적 었다고 걱정했지만 2018 년에는 너무 많은 것으로 보였습니다. 누락 된 위성 문제가 내부로 바뀌 었습니다.
그러나 이제 일부 천문학 자들은 잠재적 인 해결책을 본다. 역설적으로, 위성의 멍청이를 해결하는 것은 이전에 생각했던 것보다 더 많은 위성이있을 수 있다는 가정을 의미 할 수 있습니다.
새로운 종류의 은하
천문학 자들은 2004 년에 누락 된 위성 문제를 해결하기위한 첫 번째 단계를 밟았습니다. 뉴욕 대학교의 박사후과의 박사 시간에 베스 윌먼 (Beth Willman)은 은색, 주황색, 파란색 전경 스타와 중앙의 성인이 뿌려진 동료의 컴퓨터 화면에서 어두운 이미지를 쳐다 보는 것을 발견했습니다. 적어도 그녀는 중앙에 번지가 있다고 생각했습니다. 그녀는 그것이 단순히 그녀의 상상력에 의해 만들어진 인공물이라고 걱정했다.
그 번지가 실제 물리적 물체로 판명 된 경우, 초 Ultrafaint Dwarf Galaxy 일 수 있습니다.
그러나 그것은 불가능 해 보였다. 불과 2 년 전만해도 천문학 자들은 왜 더 이상 난쟁이 은하가 발견되기를 기다리지 않았는지에 대한 논쟁을 시작했습니다. 또한, 그러한 연약한 물체가 별 형성을 불러 일으키는 데 필요한 가스를 붙잡을 수 있다고 생각하는 것은 대단한 것으로 보였다. 윌만은 이렇게 회상했다. “저는이 물건들이 실제로 존재할 수 없습니다. 그들은 너무 멍청 해 보인다. '”
그러나 그것은 진짜로 판명되었습니다. 최초의 Ultrafaint Dwarf Galaxy에 대한 Willman의 발견은 은하수의 외부 프린지가 더 많은 비밀을 숨기고 있음을 분명히했습니다.
시간이지 나면서 Sloan Digital Sky Survey와 Dark Energy Survey는 알려진 위성 은하의 수를 50 개 이상 증가시키는 데 도움이되었습니다. 많은 사람들이 Willman이 발견 한 대상과 비슷했습니다. 매우 작을 수있는 초경수 난쟁이 은하는 천 개만 호스팅 할 수 있습니다.
.그러나이 설문 조사조차도 하늘 전체를 다루지 않았습니다. 그들은 은하수 인근의 모든 난쟁이 은하를 정확히 지적 할 수 없었습니다. 일부는 단순히 너무 희미해서 더 이상 특정 거리를 지나치지 않습니다.
2008 년에, 이러한 탐지 가능성 한계를 고려한 일련의 논문이 출판되어 은하수를 붐비는 난쟁이 은하의 수에 대해보다 정확한 예측을 시도했습니다. 이러한 통계는 놀라웠습니다. 우주 망원경 과학 연구소의 천문학자인 Erik Tollerud와 그의 동료들은 위성 문제가 시작될 때 알려진 수십 마리의 난쟁이보다 훨씬 큰 수천 개의 보이지 않는 난쟁이 은하가있을 수 있다고 추정했습니다.
어바인 캘리포니아 대학의 천문학자인 제임스 불록 (James Bullock)은“이 작은 은하가 숨어있는이 전체 인구가 있다는 인식이 있습니다. 그러나 우리는 그들을 볼 수 없습니다. "그들은이 작은 유령 은하입니다."
한편, Bullock을 포함한 연구원들은 Galaxy Formation의 새로운 컴퓨터 시뮬레이션을 운영하고 있습니다. 그들은 은하수와 같은 큰 은하계가 우주 시간 동안이 유령들을 먹어야한다는 것을 발견했습니다. 오하이오 주립 대학의 천문학자인 Annika Peter는 다음과 같이 말합니다.“은하수는 쿠키 몬스터와 매우 흡사합니다.”
.더 나은 우주 모델
우주의 역사에 대한 초기 컴퓨터 시뮬레이션 - 은하수를 공전하는 수천 개의 은하가 있어야한다고 예측 한 사람들은 큰 제한을 가지고있었습니다. 그들은 암흑 물질 만 포함했습니다.
시뮬레이션은 두 가지 이유로 어두웠습니다. 첫 번째는 모든 복잡성에서 우주의 14 억 년 역사를 시뮬레이션하는 것이 불가능하다는 것입니다. 그러나 당신이 암흑 물질 만 모델링하면 실현 가능해집니다. 암흑 물질은 비교적 단순하기 때문에 중력을 통해서만 (우리가 아는 한) 상호 작용하기 때문입니다. 대조적으로 일반적인 물질은 여러 가지 방법으로 상호 작용합니다. 예를 들어 별은 치명적으로 폭발 할 수 있습니다. 이 폭발은 주변 가스를 가열하는 우주로 에너지를 방출합니다. 그들은 또한 차세대 별을 연료로 공급하는 더 무거운 요소로 우주를 씨앗합니다.
연구원들은 이러한 세부 사항을 간과 할 수 있다고 생각했다. 그리고 실제로, 다크 매체 전용 시뮬레이션은 우주의 대규모 우주 구조를 다시 만들어내는 놀라운 일을했습니다. 두 번째 이유가 있습니다. 암흑 물질은 우주의 레이아웃에 책임이 있습니다.
암흑 물질은 우리 우주 전체에 뿌려진 은하를지지하는 발판을 제공합니다. 은하수를 예로 들어보십시오. 우리의 은하계는 상징적 인 나선형 디스크를 넘어 확장되는 거대한 암흑 물질 구름 또는 후광 안에 내장되어 있습니다. 우주 학자들은 후광이 먼저 형성되었다고 믿는다. 시간이 지남에 따라이 어두운 후광에서 중력을 끌어 당기는 것은 우리가“은하수”라고 생각할 때 우리가 생각하는 먼지와 별의 소용돌이 같은 디스크를 형성하는 모든 일반적인 문제를 끌어 들였습니다.
.또한,이 후광에는 크고 작은 마젤란 구름과 같은 위성 은하에 대한 우주 스캐 폴딩을 형성하는 다수의 미니 홀로가 들어 있습니다. 이 때문에 어두운 시뮬레이션은 실제로 우주 내에서 보이는 물질에 대한 상당히 좋은 근사치입니다.
좋지만 완벽하지는 않습니다. 천문학 자들은 컴퓨팅 시설에 더 잘 접근 할 수있게되면서 엔지니어가 더 빠른 프로세서를 구축하고 과학자들이 정상적인 물질을 둘러싼 물리적 프로세스 (별 폭발의 무자비한 효과)를 더 잘 이해하기 시작하면서 정상적인 물질을 포함하는 복잡한 시뮬레이션에 필요한 도구를 얻기 시작했습니다.
.2016 년 캘리포니아 대학교의 Andrew Wetzel, Davis와 그의 동료들은 중앙 거대한 은하계와 그 드워프 군단의 최초의 생명과 같은 시뮬레이션 중 하나를 만들었습니다. 이전 어두운 모델처럼 보이지 않았습니다. Wetzel의 모델에서 Central Galaxy는 많은 난쟁이를 파괴하여 14 억 년 만에 13 개만 남아있었습니다. 이전에 난쟁이 은하가 풍부하게 존재했지만 이제는 거의 없었습니다.
천문학 자들은 이유를 이해하기 시작했습니다. Wetzel이 캘리포니아 기술 연구소 (California Institute of Technology)의 천문학자인 Shea Garrison-Kimmel과 함께 Wetzel이 발행 한 두 번째 논문은 2017 년 중반의 동료들과 정상적인 물질을 가진 시뮬레이션을 사용하지 않은 것과 비교했습니다. 그들은 정상적인 물질을 가진 시뮬레이션에서 은하 디스크의 여분의 벌크가 중앙 은하에 훨씬 더 강한 중력장을 제공한다는 것을 발견했습니다. 그리고 그것은 모든 차이를 만듭니다. 그것 없이는 난쟁이가 은하수 안팎으로 뛰어 들어 긁히지 않고 탈출합니다. 그러나 정상적인 물질로 디스크가 찢어집니다.
이 작업은 모델로 예측 된 난쟁이의 수를 더욱 줄였습니다. 또한 역설적으로 천문학 자들이 은하수의 변두리에 숨어 있다고 생각하는 난쟁이의 수를 늘 렸습니다.
.은하수 시뮬레이션
Garrison-Kimmel과 그의 동료들은 은하수의 디스크가 끔찍하고 드워프를 먹이고 디스크에 가까운 은하에만 뭉친다고 주장했습니다. Peter는“집안의 모든 쿠키를 먹을 것이지만 아마도 빵집으로 걸어 가서 빵집을 먹지 않을 것입니다.”라고 Peter는 말했습니다.
그로 인해 우리는 은하수 디스크에 가까운 비교적 적은 드워프 은하를 발견해야합니다. 은하계는 은하수의 후광의 외부 가장자리를 향해 훨씬 더 많은 은하가 있습니다. Peter와 그녀의 동료들이 이것을 고려했을 때, 그들은 우리의 최상의 관측소가 감지 할 수있는 한계를 넘어서 800에서 1,700 개의 위성이있을 것으로 추정했습니다. 그러나 팀이 초기 우주에서 얼마나 많은 위성이 형성되어야했는지 시뮬레이션했을 때, 그 숫자는 100 ~ 300에서 훨씬 낮다는 것을 알았습니다.
그리고 Bullock과 그의 동료들의 11 월 연구에 따르면이 문제는 심지어 뚜렷한 일이 될 수 있습니다. 은하수의 대략적인 크기 인 비 설명 은하에 초점을 맞춘 이전 시뮬레이션과 달리이 새로운 시뮬레이션은 은하수 자체를 모델링하려고 시도합니다. Bullock의 팀은 은하수의 질량, 구조 및 진화에 대한 최고의 추정치를 위해 영역을 운영하는 여러 시뮬레이션 (Elvis Presley 노래의 이름을 따서 명명)을 만들었습니다.
이러한 시뮬레이션은 우리 은하수가 쿠키 몬스터라고 결론지었습니다. 오늘날까지 30 개의 위성 은하만이 살아 남았을 것입니다. 천문학 자들이 이미 발견 한 숫자보다 적습니다.
두 연구에 따르면 연구자들은 20 년 전보다 반대 문제가있는 것으로 나타났습니다. 수천 개의 은하가 은하수 주변에서 뭉개지는 것처럼 보이지만 시뮬레이션은 수십 만 예측합니다. Bullock은“이 흥미로운 긴장을 만듭니다. 머리에 모델을 뒤집 었습니다.
은하를 형성하기에 충분히 작습니다
그러나 Bullock과 그의 동료들은 단순히 문제를 설명하지 않았으며 해결책도 제안했습니다. 시뮬레이션은 오랫동안 은하수 주변에 많은 어두운 미니 홀로가 형성되었다고 제안했습니다. 그러나 천문학 자들은이 후광이 은하를 형성하지 않았다고 주장했다. 임계 값이 있으며, 논쟁은 진행되었으며, 그 아래는 별을 형성하는 데 필요한 가스를 붙잡을 수있는 중력이 충분하지 않았습니다. 그들은 별이없고 보이지 않았다.
거의 20 년 동안 천문학 자들은 은하계를 형성 할 수있는 어두운 미래의 후광의 질량에 대한 임계 값이 태양의 질량의 약 5 억 배에 달했다고 생각했습니다. 그러나 Bullock의 팀은 태양의 질량의 약 3 천만 배 정도 훨씬 낮다고 의심합니다.
그러한 작은 지구의 암흑 물질이 별 (그리고 은하)을 만들기 위해 충분한 일반적인 물질을 잡을 수 있다면 시뮬레이션이 관찰을 일치시키기 시작합니다. 실제로, Bullock의 팀은 실제적인 은하를 모델링 할 수있었습니다. 시뮬레이션 된 미니 홀로의 수는 관찰에 의해 예측되는 숫자와 일치 할뿐만 아니라 은하의 궤도의 모양은 우리가 이미 감지한 것과 비슷하게 보입니다. 어바인의 대학원생 인 타일러 켈리 (Tyler Kelley)는“나는 그 음모를 만들었을 때 엉망이되었다고 생각했다.
이 미니 홀로스가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 작은 난쟁이 은하를 어떻게 형성하는지에 대한 퍼즐이지만, 천문학 자들은 암흑 물질의 본질을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
.대부분의 우주론 학자들은 어두운 순간 입자가 "차가운"것으로 믿는다. 이 때문에 그들은 수많은 작은 후광으로 합쳐져 난쟁이 은하가 형성 될 수있는 수많은 장소를 제공 할 수 있습니다. 그러나 정의상 더 빨리 움직이는“따뜻한”또는“뜨거운”암흑 물질은 쉽게 합쳐질 수 없습니다. 실제로, 뜨거운 입자는 미니 홀로를 전혀 형성 할 수 없습니다. 따라서이 작은 은하의 존재는 따뜻한 암흑 물질이 작용하지 않을 것이라는 신호입니다. Bullock은“대체 어둠의 시나리오에는 매우 나쁜 소식입니다. "도착하자마자 방금 죽었습니다."
그리고 그 중요성은 과소 평가 될 수 없습니다. Fermi National Accelerator Laboratory의 천문학자인 Alex Drlica-Wagner는“이것은 큰 성배입니다. 우리가 우주 의이 누락 된 구성 요소를 이해할 수 있도록 암흑 물질의 입자 특성을 고정 시키려고 노력합니다.
그리고 그것은 중요한시기에 온다. 윌먼은 과학자 들이이 작은 은하를 진정으로 사용하여 암흑 물질에 대한 근본적인 것을 배울 수 있는지 궁금해하기 시작했다고 인정합니다. 애리조나 대학교 (University of Arizona)의 천문학자인 윌만 (Willman)은“하지만 [켈리]와 같은 연구에서 우리가 올바른 길을 가고 있다고 생각하고 있습니다. "저는 우리 가이 울트라 페인트 드워프로부터 배우고있는 것을 암흑 물질에 대해 배우는 것까지 우리가 배우고있는 것을 확장 할 수 있다는 느낌이 들었습니다."
.즉, Wetzel은 은하수가 단지 특이하지 않은지 궁금합니다. 따라서 그는 대규모 시놉 틱 설문 조사 망원경과 같은 미래의 조사에 대해 염려합니다. 이는 은하수를 넘어 관찰을 밀어내어 천문학 자들은 안드로 메다 궤도를 포함하여 우리 동네의 누락 된 은하를 더 잘 다룰 수 있도록 도와줍니다.
.그리고 미래의 연구 가이 펀 같은 은하들이 은하수, 안드로메다 및 기타 은하 주변에 풍부하다는 것을 확인한다면, 그것은 암흑 물질에 대한 우리의 이해에 영향을 줄뿐만 아니라. 또한 우주 전체의 은하수를 증가시킬 것입니다.
Bullock은 약 1,000 개의 작은 은하가 은하계처럼 모든 큰 은하를 공전 할 것이라고 주장합니다. 또한, 난쟁이 은하는 또한 큰 은하들 사이의 광대 한 겉보기 빈 공간을 넘어 섰습니다. 따라서 우주의 모든 큰 은하에 대해 10 만 명의 난쟁이 은하가있을 수 있습니다.
오늘날 천문학 자들은 관찰 가능한 우주에 1,000 억 은하가있을 것이라고 추정합니다. 그러나 이것들은 유백색 크기의 은하입니다. 수를이 미니 갤러리로 확장하면 1 천만 억만 은하가있을 수 있습니다.
Hubble Ultra-Deep Field의 고전적인 이미지-잊을 수없는 백만 초 노출은 작은 하늘의 작은 패치에서 10,000 은하를 드러 냈습니다. 그 이미지에는 10 억 개의 작은 은하가있을 수 있습니다. 물론, 그들은 우리가 허블 아카이브에서 본 상징적 인 은하계처럼 보이지 않을 수도 있고, 2004 년에 윌만이 감지 된 희미한 번지는 윌먼과 비슷합니다. 그러나 지난 몇 년 동안의 발견은 허블의 눈을 만나는 것보다 더 많은 은하가 있음을 시사합니다.
.수정 2019 년 1 월 10 일 :이 이야기의 이전 버전은 은하수와 같은 모든 큰 은하계에 10 만 건의 추가 난쟁이 은하가있을 경우 존재하는 은하의 수를 잘못 사용했습니다. Hubble Ultra-Deep Field에는 100,000이 아닌 10 억 은하가 있습니다.
