전형적인 은하계에는 가장 가까운 이웃 인 The Sun과 같은 수십억 개의 별이 들어 있습니다. 우주론 분야에서 단일 은하계는 광대하고 놀라운 우주를 연구하는 단위 수량으로 간주됩니다. 더 크고 더 나은 망원경으로, 우리는 수백만의 이러한 은하와 퀘이사 (매우 밝은“활성”은하 중심)를 관찰하고 카탈로그로 만들 수 있습니다. 우리가 우리 주변의 우주를 관찰한다면, 먼 거리에서,이 은하의 분포는 등방성 인 것처럼 보입니다. 즉, 우주에서 선호되는 방향이 없음을 의미합니다. 우리 가이 등방성이 존재한다는 것을 아는 또 다른 방법은 우리가 모든 방향으로 초기 우주에서 균일하게 분포 된 빛으로 둘러싸여 있기 때문에 (정확하게 말하면, 우주 전자 레인지 배경 (CMB)).
.또한, 우리 은하는 다른 은하들과 마찬가지로 광대 한 수많은 은하에서 먼지의 얼룩에 지나지 않기 때문에 우리가 우주의 특별한 장소에 있다고 믿을 이유가 없습니다. 우리가 우주의 특별한 위치에 있지 않다고 가정하면 이소 트로피를 관찰 할 수 있습니다. 즉, 우주에서 선호되는 위치가 없다는 것을 의미합니다. 모든 위치는 동일한 기반으로 처리됩니다. 이것을 코페르니칸 원리라고도합니다. 관찰 적으로,이 가정을“증명”하는 것은 어렵다. 우리는 단일 우주 학적 시대에 과거 라이트 코를 관찰합니다. 즉, 월드 라인 (시공간 경로를 추적하는)을 기반으로 등방성을 직접 테스트 할 수 있습니다. 모든 은하계 세계 라인에 대한 등방성은 동질성을 암시하고, 우리는 모든 세계 라인을 관찰 할 수 없기 때문에, 우리는 코페르니 카 원칙을 채택하고 (즉, 우리의 세계 선은 특별하지 않음) 우리가 관찰하는 이소 트로피를 기반으로 소위“우주 학적 원리”를 추론합니다. 이 원리를 일반 상대성과 같은 중력 이론과 결합하고 기본 물리학을 기반으로 우리가 알고있는 성분을 가져 오면 우주의 표준 모델을 얻습니다.
.우주에서 가장 널리 받아 들여지는 모델을 Lambda CDM 모델이라고합니다. 이 모델은 실험실에서 직접 관찰하지 못한 두 가지 이국적인 성분의 존재, 즉 암흑 물질 및 암흑 에너지의 존재를 기반으로합니다. 이 모델에 따르면, 관찰 된 우주의 4%만이 우리가 알고있는 문제와 에너지로 만들어졌으며 나머지 96%는 알려져 있지 않습니다. 암흑 물질은 애매한 (거의) 전적으로 탈퇴하는데, 중력을 통해서만 상호 작용하는 비-바이러스 물질입니다. 따라서 암흑 물질에 대한 직접적인 탐지 및 실험실 연구는 입자 물리학에서 적절한 암흑 물질 후보를 찾는 것과 마찬가지로 열린 도전입니다. 이 상황은 지난 세기에 Aether 매체에 대한 탐구를 연상시킵니다. 반면에 암흑 에너지는 우주론 상수 (구조에 온 아인슈타인의 가장 큰 실수)에서 동기를 부여 할 수 있습니다. 불행히도, 우주론 상수는 양자 필드 이론으로 알려진 또 다른 성공적인 물리학 분야의 기대와 비교하여 (~ 10의 순서)가 너무 작습니다. 이 불일치는 심지어 물리의 역사에서 최악의 이론적 예측이라고도합니다!.
우리가 알고 있듯이 과학의 발전은 형성된 가설의 직접적인 관찰에 근거합니다. Richard Feynman은 훌륭하게 말한 것처럼 이론이 아무리 아름답 지 않더라도 실험과 일치하지 않으면 잘못되었습니다. 우주의 주요 부분을 알지 못하는이 불편한 상황 외에도, 우주의 표준 모델을 진심으로지지하는 IRK 우주 학자들이 우주의 표준 모델을지지하는 관찰 불일치는 거의 없습니다. 우리는 또한 일반 상대성이 양자 역학 (또 다른 관찰 적으로 강한 물리학 분야)과 조정되지 않는다는 것을 알고 있습니다. 따라서 원칙적으로 우리는 일반 상대성 이론을 넘어서서 우리를 표준 모델로 이끌어내는 대안적인 중력 모델도 볼 수 있습니다. 따라서 표준 Lambda CDM 모델을 넘어 우주론 확장에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
그러므로 우주에 대한 관찰 연구 (다른 과학의 다른 분야와 마찬가지로)는 다른 이론적 모델을 배우는 데있어 우리가 가질 수있는 편견과 무관해야합니다. 따라서 모델 독립적 인 관찰 기술의 개발은 우수한 이론적 모델을 탐색하는 것을 지적함으로써 우주에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있습니다. 적어도 관찰 분석은 수많은 잠재적 이론적 모델을 테스트 할 수 있어야합니다.
예를 들어, 우리는 모든 은하가 적색 편이로 알려진 빛의 주파수의 이동에 따라 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있음을 관찰합니다. 이것이 우리가 우주가 확장되고 있다고 믿는 이유입니다. 이 은하의 거리를 계산하기 위해서는 우리에게서 유래 한 우주의 이론적 모델을 가정해야합니다. 예를 들어, 우리는 표준 모델 시나리오를 가정하기 때문에 우주가 최근에 빠른 속도 (가속)로 확장되고 있다고 생각합니다. 우주는 창립 이후 선형으로 확장되었을 수 있으며 소위 표준 양초 (초신성)의 관찰 데이터는 여전히 일관성이있을 수 있습니다. 이론적으로 말하면, 우주는 다양한 비율의 성분을 포함하는 다른 형상이있을 수 있으며, 가능한 진화 시나리오가 다른 중력의 다른 대안 이론을 갖는다. 따라서 관찰을 분석하는 모든 코드/계산은 여러 이론적 모델을 통해 데이터를 분석 할 가능성이 있어야합니다. 코드 "CorrelCalc"는이 방향으로의 노력입니다. 다양한 가능한 이론적 모델에 비추어 관찰 된 모든 은하의 적색 편이 및 방향성 위치를 포함하는 은하 카탈로그 데이터를 분석하기 위해 만들어졌습니다.
이 기사의 시작 부분에서, 우리는 우주가 멀리 떨어진 곳에서 모든 방향에서 어떻게 동일하게 나타나는지 논의했습니다. 더 작은 규모에서 (최대 100mpc의 순서) 중력은 일부 구조를 형성하는 물질이 더 가까워집니다. 오늘날 우리가 관찰 한 우주의 모든 구조는 중력을 잡아 당겨집니다. 따라서 완전히 무작위 분포와 비교하여 우주가 대규모로 어떻게 다른지 관찰함으로써, 우리는 몇 가지 주요 정보와 통계 매개 변수를 추출 할 수 있습니다. 이들은 중력과 구조의 진화 이론에 제약을 부여하는 데 도움이됩니다.
아래 그림에서, 필라멘트, 공극 및 기타 구조물이 관찰 된 하늘의 패치 (특정 적색 편이 슬라이스 - 오른쪽에 표시)에서 어떻게 볼 수 있는지 확인하십시오.
우리가 우주의 진화에 대한 대안 모델을 가정하고 (다른 중력 모델이 있거나없는) 데이터를 분석하는 경우, 추출 된 매개 변수가 대체 모델과 일관성이면 표준 모델로 훨씬 더 설득력있는 경우를 만듭니다. SDSS (Sloan Digital Sky Survey)에서 가져온 데이터를 사용하여 CorrelCALC 코드를 기반으로 수행 된 샘플 연구에서, 우리는 관찰이 표준 모델과 같은 방식으로 우주의 선형 해안 모델과 일치한다고 결론을 내 렸습니다. 따라서 우리는 관찰 근거를 기반으로 잠재적 인 대안 모델을 검증하기 위해 더 많은 노력이 필요하다고 강력하게 생각하며 우주의 편견이없는 관찰 데이터 분석을 위해 더 많은 도구를 개발해야합니다.
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