은하수를 세어 특수상대성이론을 실행에 옮기기

우주를 연구하는 과학자들은 "중등성 원리"로 알려진 가장 좋아하는 철학을 가지고 있는데, 본질적으로, 이것은 지구, 태양 또는 은하계에 대해 다른 우주에 비해 특별한 것이 없다는 것을 암시한다.

 

이제, CU Boulder의 새로운 연구는 평범함의 경우에 또 다른 증거를 추가했습니다: 은하들은 평균적으로 초기 우주와 관련하여 정지해 있습니다. CU 볼더 천체물리학 교수인 제레미 달링은 최근 이 새로운 우주론적 발견을 천체물리학 저널 레터에 발표했습니다.

 

 

은하수

"이 연구가 우리에게 말해주는 것은 우리가 재미있는 움직임을 가지고 있지만, 그 재미있는 움직임은 우리가 우주에 대해 알고 있는 모든 것과 일치한다는 것입니다. 여기에는 특별한 일이 없습니다."라고 달링이 말했습니다. "우리는 은하계나 관찰자로서 특별하지 않습니다."

 

우주 마이크로파 배경

대략 35년 전, 연구원들은 빅뱅 동안 우주의 형성으로부터 남겨진 전자기 복사인 우주 마이크로파 배경을 발견했다. 우주 마이크로파 배경은 우리의 운동 방향에서는 더 따뜻해 보이고, 우리의 운동 방향에서는 더 차갑게 보인다. 초기 우주의 빛으로부터, 과학자들은 태양과 그 주위를 공전하는 지구가 특정한 방향으로, 특정한 속도로 움직이고 있다는 것을 추론할 수 있다. 연구자들은 우리가 추론한 속도가 빛의 속도의 0퍼센트보다 작지만 0이 아니라는 것을 발견했다. 과학자들은 지구에서 보이는 은하를 세거나 밝기를 더함으로써 독립적으로 이 추론을 시험할 수 있다. 그들은 주로 알버트 아인슈타인의 1905년 특수 상대성 이론 덕분에 이것을 할 수 있는데, 이 이론은 속도가 어떻게 시간과 공간에 영향을 미치는지를 설명한다. 이 응용 프로그램에서, 지구상의 사람은 (태양과 지구가 움직이고 있는 방향과 같은) 한 방향으로 우주를 바라보고 있으면 더 밝고, 더 푸르고, 더 밀집된 은하를 볼 수 있을 것이다. 비슷하게, 다른 방향을 봄으로써, 그 사람은 더 어둡고, 더 빨갛고, 더 멀리 떨어져 있는 은하들을 보아야 한다. 그러나 최근 몇 년 동안 연구자들이 정확하게 하기 어려운 과정인 은하를 세려고 노력했을 때, 그들은 태양이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 빨리 움직이고 있다는 것을 암시하는 숫자를 생각해 냈는데, 이것은 표준 우주론과 상충된다.

 

은하를 세는것

"하늘 전체에 걸쳐 있는 은하를 세는 것은 어렵습니다. 여러분은 보통 반구 이하에 갇혀 있습니다."라고 달링이 말했습니다. "게다가, 우리 은하계가 방해가 됩니다. 그것은 여러분이 더 적은 은하를 찾도록 하는 먼지를 가지고 있고 여러분이 우리 은하계에 가까워질수록 그것들을 더 희미하게 보이게 할 것입니다." 달링은 이 우주론적 퍼즐에 호기심과 당혹감을 느꼈고, 그래서 그는 스스로 조사하기로 결심했다. 그는 또한 은하수의 정확성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있는 최근 발표된 두 개의 조사가 있다는 것을 알고 있었고, 속도 미스터리를 밝혀냈다: 하나는 뉴멕시코의 초대형 배열 하늘 조사(VLASS)라고 불리는 것이고, 다른 하나는 호주의 빠른 호주 제곱 킬로미터 배열 경로파인더 연속체 조사(RACS)라고 불리는 것이다.

 

 

북반구와 남반구

이 조사들은 달링이 북반구와 남반구에서 바라본 경치를 함께 패치함으로써 하늘 전체를 연구할 수 있게 해주었다. 중요한 것은, 새로운 조사들은 또한 전파를 사용했는데, 이것은 우리 은하의 먼지를 통해 더 쉽게 볼 수 있게 해주었고, 그래서 우주의 시야를 향상시켰다. 달링이 이 조사를 분석했을 때, 그는 은하수와 그 밝기가 이전에 연구원들이 우주 마이크로파 배경으로부터 추론해 낸 속도와 완전히 일치한다는 것을 발견했다.

"우리는 밝은 방향과 어두운 방향을 발견합니다. 우리는 더 많은 은하가 있는 방향과 더 적은 은하수가 있는 방향을 발견합니다"라고 그는 말했다. "큰 차이점은 우주 마이크로파 배경에서 초기 우주와 일직선이 되고 적절한 속도를 가지고 있다는 것입니다. 우리의 우주론은 아주 좋습니다." 달링의 발견은 과거의 결과와 다르기 때문에, 그의 논문은 그의 결과를 확인하거나 이의를 제기하기 위한 다양한 후속 연구를 촉진할 것이다. 그러나 우주론 분야를 발전시키는 것 외에도, 이 발견은 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 좋은 실제 사례이며, 그들은 이 유명한 물리학자가 처음 제안한 지 100년이 넘은 지금도 어떻게 그 이론을 실천에 옮기고 있는지를 보여준다. "저는 아인슈타인이 오래 전에 우리에게 말했던 이 기본 원리가 여러분이 볼 수 있는 것이라는 생각을 사랑합니다," 라고 달링이 말했습니다. "매우 이상하게 보이는 것은 정말 난해한 일입니다.