우주에서 가장 어두운 구멍은 북부 하늘의 쟁기 인 별자리 Boötes 근처에 있습니다. 공허라고 불리는이 지역은 2 억 5 천만 광년이며 거의 전적으로 물질이 있습니다. 은하수에서 같은 크기의 지역을 중심으로한다면 수천 개의 은하를 찾을 수 있습니다. Boötes void에는 60 개만 있습니다. 중심에서 모든 방향을 보면 우주는 어둡고 비어있는 것처럼 보입니다.
은하가 도시라면, 공허의 가장자리는 교외이고, 중심은 가장 깊은 광야입니다. 그러나 도시와 도로 만 포함 된 경우 아틀라스는 완전하지 않습니다. 또한 빈 공간이 필요합니다. 과학자들은 아틀라스를 완성하기 위해 공허의 깊고 어두운 광야에 점점 더 많이 들어가고 있으며, 그렇게함으로써 우리 우주의 다른 더 큰 어두운 존재에 대해 배우고 있습니다.
예를 들어, 암흑 물질은 우리 우주에서 문제의 80 %를 차지하지만 빛을 방출하거나 흡수하지는 않습니다. 그 중력력이 원자를 모아 은하의 은하와 클러스터를 만들기 때문에 우주의 눈에 보이는 물건을 구성하는 별, 가스 및 먼지는 근본적인 암흑 물질 분포를 반영합니다. 은하가 가장 두껍고 암흑 물질이 가장 밀도가 높습니다. 그 반대도 사실입니다. 은하의 비어있는 (또는 거의) 지역에서는 암흑 물질이 드물게되어야합니다.
펜실베이니아 대학교 (University of Pennsylvania)의 박사후 연구원 인 조셉 클램 피트 (Joseph Clampitt)는“무효는 암흑 물질의 광대하고 얕은 트로프이다. "은하는 좁고 우뚝 솟은 봉우리의 중심에 앉아 있습니다." 크기를 밀도의 스탠드 인으로 사용한다면, "전형적인 은하계는 Empire State Building과 같은 높이와 발자국을 가지고 있으며 중간 크기의 공허는 맨해튼 크기의 3 배로 3 피트 깊이의 구멍이 될 것입니다." 공극을 찾아서 암흑 물질지도를 작성하십시오.
공극은 또한 과학자들에게 암흑 에너지라고 불리는 또 다른 어둠에 대해 말할 수 있습니다. 그것은 우주의 확장의 가속, 따라서 공극의 크기와 수를 주도합니다. 오하이오 주립 대학의 우주론 센터 및 천체 입자 물리학 센터의 우주 학자 인 Peter Melchior는 공극 크기와 프로파일 모양의 분포를 측정하면이 신비한 힘을 고정시키는 데 도움이 될 것이라고 말했습니다. "[암흑 에너지]가 시간이 지남에 따라 [무효] 크기의 성장에 영향을 미치기 때문에 어두운 에너지가 얼마나 강력하게 작동하는지에 대한 정보를 제공 할 것입니다."
.그러므로 비어있는 것처럼, 공허는 약속으로 가득 차 있습니다. 유일한 문제는 광대 한 공간에서 공허함을 어떻게 찾을 수 있습니까?
Robert Kirshner와 동료들이 발견 한 1981 년까지 거대한 Boötes조차도 1981 년까지 탐지를 피했습니다. 우리가 3 차원 우주에 서식하는 동안, 하늘에 대한 우리의 견해는 2 차원입니다. 공허는 크고 비어 있지만 전경과 배경의 은하는 우리의 견해에서 그것을 모호하게합니다. 정밀 도구로 3 차원을 측정 함으로써만이 지역이 얼마나 크고 비어 있는지 파악할 수 있습니다.
Boötes가 무효화 된 이후, 천문학 자들은 유사한 방법을 사용하여 다수의 유사한 빈 패치를 발견했습니다. 은하수 근처에는 현지 공허를 창의적으로 명명 한 사람도 있습니다. 공간은 어디에나 있으며, 다양한 크기와 모양으로 제공됩니다. 그러나 공극이 존재한다는 것을 아는 것만으로는 충분하지 않습니다. 과학자들은 얼마나 많은지, 얼마나 큰지, 그리고 공간과 시간에 어떻게 분포되는지 알고 싶어합니다.
이를 달성하기 위해 과학자들은 중력으로 바뀌고 있습니다. 모든 형태의 물질과 에너지는 중력력을 발휘하며, 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론에 의해 예측 된 바와 같이, 빛의 경로에 영향을 미칩니다. Clampitt는“질량에 의한 빛의 중력 편향은 유리 렌즈 나 프리즘의 친숙한 영향과 유사합니다. 물질이 조밀 한 경우, 빛은 강력하게 영향을 받고 먼 물체의 여러 왜곡 된 이미지를 생성합니다. 이 효과는 강력한 중력 렌즈로 알려져 있습니다. 물질이 희생되는 경우, 결과는 더 미묘한“약한 렌즈”입니다. 비틀기, 배경 은하를 약간 돋보이며 검출하기 위해주의 깊게 관찰 해야하는 다른 작은 조정
.이러한 다른 렌즈 동작은 공극을 찾는 데 사용될 수 있습니다. Clampitt가 설명 하듯이, 은하계 또는 은하 클러스터는 "접선 또는 배럴 모양"중력 렌즈 시그니처를 생성하는 반면, "방사형 또는 Pincushion 패턴을 각인"합니다. 개별 공극이 너무 약한 중력을 생성하기에는 안정적으로 감지하기 위해 중력 서명이 너무 약해졌지만 Melchior와 그의 공동 작업자는 올해 많은 공극의 중력 서명이 감지 될 수 있음을 증명했습니다. 그들은 광대 한 슬론 디지털 스카이 조사 (SDSS)에서 901 알려진 우주 공극을 가져 와서“스택”하여 그들을 통과하는 빛을 평균화하여 일반적인 중력 특성을 추출했습니다. 이미 식별 된 공극에서 시작하여 팀은 공극의 렌즈 신호를 이론적 모델에서 예상 한 내용과 비교하여 공극이 예상대로 진정으로 비어 있는지 확인했습니다. 그들은 - 은하가 거의없는 우주의 패치도 거의 암흑 물질을 가지고있었습니다. 그것은 우주론 이론의 예상이지만 즐거운 확인입니다.
펜실베이니아 대학교 (University of Pennsylvania)에서 Clampitt는 이미 확인 된 공극에 국한되지 않은 보완적인 접근 방식을 취했습니다. 펜실베니아 대학교 천체 물리학자인 Bhuvnesh Jain과 함께, 그는 먼저 은하 분포에 의존하지 않고 공허에서 예상되는 약한 중력 렌즈 서명에 대한 SDSS 카탈로그를 직접 검색했습니다. 이로 인해 약 20,000 개의 가능한 공간이 증가했으며, 연구원들은 이제 은하 분포 데이터에 대해 확인할 계획입니다.
캘리포니아 대학교 (University of California)의 우주 학자 인 아산타 쿠레이 (Asantha Cooray)는 공극을 찾기 위해 중력 렌즈를 사용하는 것은 소설이라고 말합니다. “이 두 논문 전에 약한 렌즈는 주로 은하 클러스터 및 그룹과 같은 질량 농도를 측정하는 데 사용되었습니다. 이 측정은 무효 크기의 렌즈 기반 추정치를 제공합니다. [그리고] 우주에는 은하가없는 큰 영역이 있음을 확인합니다.”라고 그는 설명합니다. 또한,이 논문들은 은하 형성 이론의 주요 측면을 확인합니다. 암흑 물질은 매듭과 필라멘트를 형성하며, 그 사이에 큰 빈 공간이 있습니다.
Boötes void의 중심은 상대적으로 가깝습니다. 지구에서 약 7 억년이 지났습니다. 그러나 많은 공허가 그보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있으며 하늘을 가로 질러 흩어져 있습니다. 뉴 멕시코의 Apache Point Observatory에 기반을 둔 SDSS와 그 후임자 Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOS)는 북반구 하늘의 한 패치를 덮고 있으며, 주로 은하수의 가장 두꺼운 부분을 멀리하기 위해 선택했습니다. 현재 계획 단계에있는 몇 가지를 포함한 다른 설문 조사는 더 많은 하늘을 다루고 특히 약한 중력 렌즈 및 공극 렌즈를보고 있습니다.
그러므로 공허는 천문학의 미래와 그 문제에 대한 우주 자체의 중요한 부분이 될 것입니다. 멀리 미래에 코스모스는 암흑 에너지의 행동 덕분에 더 무효가 될 것이기 때문입니다. 우주 웹은 파쇄되어 은하계 공간의 깊은 어둠 속에서 wisp 만 남겨 둡니다. 미래에 수조년, 무효가 아닌 물질은 예외가 될 것입니다.
Matthew R. Francis는 물리학 자, 과학 작가, 공개 연설자 및 교육자입니다.
