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은하수 위성 은하의 우주론적 수수께끼가 풀렸다

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은하수와 이웃 은하인 안드로메다 은하를 둘러싸고 있는 암흑 물질의 새로운 고해상도 시뮬레이션 중 하나입니다. 새로운 연구는 이전에 암흑 물질 시뮬레이션에서 은하수를 둘러싸고 있는 위성 평면의 대응물을 찾으려는 실패한 시도가 해상도 부족으로 인한 것임을 보여줍니다. 출처: Till Sawala/Sibelius 협업

천문학자들은 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 우리의 이해에 도전하는 뛰어난 문제인 은하수를 도는 희미한 위성 은하의 공간적 분포를 해결했다고 말합니다.

이 위성 은하는 “위성 평면”이라고 하는 거대하고 얇은 회전 평면에 놓여 있는 것처럼 보이는 기이한 정렬을 보여줍니다.

겉으로 보기에는 그럴 듯해 보이지 않는 이 배열은 50년 넘게 천문학자들을 당혹스럽게 했고, 많은 사람들이 오늘날 우주가 어떻게 생겼는지 설명하려는 표준 우주론 모델의 타당성에 의문을 제기했습니다.

이제 영국 더럼 대학과 핀란드 헬싱키 대학이 공동으로 주도한 새로운 연구에서 위성 평면은 별의 별자리가 변하는 것과 같은 방식으로 시간이 지남에 따라 용해되는 우주론적 기이함을 발견했습니다.

그들의 연구는 우주론의 표준 모델에 대한 위성 평면에 의해 제기된 도전을 제거합니다.

이 모델은 우주의 형성과 현재 우리가 보는 은하가 우주의 약 27%를 차지하는 신비한 물질인 차가운 암흑 물질 덩어리 내에서 어떻게 점진적으로 형성되었는지 설명합니다.

연구 결과는 저널에 게재됩니다. 자연천문학.

은하수의 위성들은 믿을 수 없을 정도로 얇은 평면에 배열되어 은하계를 관통하는 것처럼 보이며 이상하게도 일관성 있고 수명이 긴 원반을 돌고 있습니다.

인공위성을 평면으로 만드는 알려진 물리적 메커니즘은 없습니다. 대신에 위성은하들은 암흑물질을 추적하는 대략적인 원형 구성으로 배열되어야 한다고 생각되었다.

1970년대에 위성 평면이 발견된 이후 천문학자들은 빅뱅에서 현재까지 우주의 진화를 추적하는 사실적인 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션에서 유사한 구조를 찾는 데 성공하지 못했습니다.

위성의 배열을 설명할 수 없다는 사실은 연구자들로 하여금 은하 형성에 대한 차가운 암흑물질 이론이 틀렸을 수도 있다고 생각하게 만들었다.

그러나 이번 최신 연구에서는 천문학자들이 유럽 우주국의 가이아 우주 관측소의 새로운 데이터를 사용하는 것을 보았습니다. 가이아는 우리 은하(전체의 약 1%)에 있는 약 10억 개의 별과 동반 시스템에 대한 정확한 위치와 움직임 측정을 제공하는 은하수의 6차원 지도를 작성하고 있습니다.

은하수 위성 은하의 우주론적 수수께끼가 풀렸다

10억 년 동안 과거와 미래에 통합된 “앞면”(위)과 “가장자리”(아래)로 투영된 은하수의 11개 고전 위성 은하의 위치와 궤도. 오른쪽 패널은 왼쪽 패널을 확대한 것입니다. 검은색 점은 은하수의 중심을 표시하고 화살표는 관측된 위치와 위성의 이동 방향을 표시합니다. 현재 평면(회색 수평선으로 표시됨)에 정렬되어 있지만 위성이 궤도를 따라 이동함에 따라 해당 평면은 빠르게 분해됩니다. 크레딧: Till Sawala / Sibelius 협업

이 데이터를 통해 과학자들은 위성 은하의 궤도를 과거와 미래로 투사하고 평면이 형성되고 몇 억 년 후에 용해되는 것을 볼 수 있었습니다.

연구원들은 또한 위성 평면의 증거를 위해 새로운 맞춤형 우주 시뮬레이션을 검색했습니다.

그들은 시뮬레이션에 기반한 이전 연구가 은하 중심에서 위성까지의 거리를 고려하지 않아 가상 위성 시스템이 실제 시스템보다 훨씬 더 둥글게 보이는 오류를 범했음을 깨달았습니다.

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이를 고려하여 그들은 망원경을 통해 본 것과 매우 유사한 위성 은하 평면을 자랑하는 여러 가상 은하수를 발견했습니다.

연구원들은 이것이 우주론의 표준 모델의 타당성에 대한 주요 반대 중 하나를 제거하고 암흑 물질의 개념이 우주에 대한 우리 이해의 초석으로 남아 있음을 의미한다고 말합니다.

연구 공동 저자인 영국 더럼 대학교 전산 우주론 연구소의 기본 물리학 교수인 카를로스 프렌크(Carlos Frenk) 교수는 “하늘에 있는 은하수 위성 은하의 이상한 정렬은 수십 년 동안 천문학자들을 당혹스럽게 했다. 그것은 우주론적 정통성에 심오한 도전을 제기하는 것으로 여겨졌다.

“그러나 가이아 위성의 놀라운 데이터와 물리 법칙 덕분에 우리는 이제 비행기가 단지 우연한 정렬에 불과하다는 것을 알고 있습니다. 하늘.

“10억년 후에 돌아오면 비행기는 오늘날의 별자리처럼 분해될 것입니다.

“우리는 차가운 암흑 물질 이론에 대한 주요한 도전 과제 중 하나를 제거할 수 있었습니다. 그것은 계속해서 우리 우주의 진화에 대한 놀라울 정도로 충실한 설명을 제공합니다.”

연구 주 저자 Dr. 헬싱키 대학교의 Till Sawala는 “위성 비행기는 정말 놀라웠습니다.

“거의 50년 동안 지속된 퍼즐을 풀기 위해 여러 가지 방법이 필요하고 국제 팀이 함께 모여야 한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.”

추가 정보:
Sawala까지, The Milky Way의 위성 평면은 ΛCDM과 일치합니다. 자연천문학 (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01856-z. www.nature.com/articles/s41550-022-01856-z

더럼대학교 제공

소환: 은하수 위성 은하의 우주론적 수수께끼 풀기(2022년 12월 19일) 2022년 12월 20일 https://phys.org/news/2022-12-cosmological-enigma-milky-satellite-galaxies.html에서 검색됨

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