깊은 우주에 숨어 있는 거대 구조물 발견, 우주 이해에 도전하다 : ScienceAlert - Asan Pawa

깊은 우주에 숨어 있는 거대 구조물 발견, 우주 이해에 도전하다 : ScienceAlert

먼 우주에 있는 거대한 구조는 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 우리의 이해를 거스르고 있습니다.

69억년 동안 우리에게 도달한 빛에서 천문학자들은 직경이 약 13억 광년에 달하는 거대하고 거의 완벽한 은하 고리를 발견했습니다. 알려진 구조나 형성 메커니즘과 일치하지 않습니다.

구조의 이름이 붙은 빅 링은 우주론의 표준 모델을 수정해야 함을 의미할 수 있습니다.

센트럴 랭커셔 대학의 천문학자 알렉시아 로페즈(Alexia Lopez)가 주도한 이번 발견은 제243차 미국천문학회 회의에서 발표됐다.

빅 링(파란색)과 자이언트 아크(빨간색). (센트럴 랭커셔 대학교)

이것은 Lopez와 그녀의 동료들이 발견한 두 번째 거대 구조물입니다. Giant Arc라고 불리는 첫 번째는 실제로 하늘의 같은 부분, 같은 거리에 있습니다. 2021년에 호의 발견이 발표되었을 때 천문학자들은 당황했습니다. 빅 링은 미스터리를 더욱 심화시킬 뿐입니다.

Lopez는 “이 두 초대형 구조 중 어느 것도 현재 우주에 대한 우리의 이해로는 설명하기 쉽지 않습니다.”라고 말합니다. “그리고 그들의 초대형 크기, 독특한 모양, 우주론적 근접성은 확실히 우리에게 중요한 것을 말해주고 있습니다. 하지만 정확히 무엇입니까?”

가장 즉각적인 연결은 Baryon Acoustic Oscillation(BAO)이라는 것과 관련된 것 같습니다. 이것은 우주 곳곳에서 발견되는 거대한 원형 배열의 은하계입니다. 그것들은 실제로 초기 우주를 통해 전파된 음파의 화석인 구형이며, 공간이 확산된 음파가 더 이상 이동할 수 없게 되자 얼어붙었습니다.

빅링은 BAO가 아닙니다. BAO는 모두 직경이 약 10억 광년으로 고정된 크기입니다. 그리고 빅 링을 철저하게 검사해 보면 링처럼 보이는 방식으로 정렬된 코르크 따개 모양에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다.

X축의 0을 중심으로 하는 큰 고리를 보여주는 은하의 플롯입니다. (센트럴 랭커셔 대학교)

그렇다면 대답할 수 없는 질문이 남습니다. 도대체 그게 무엇입니까? 그리고 모든 방향에서 주어진 공간 조각은 다른 모든 공간 조각과 거의 동일하게 보여야 한다는 우주론적 원리의 의미는 무엇입니까?

“우리는 우주를 대규모로 볼 때 물질이 공간의 모든 곳에 고르게 분포되어 있을 것으로 기대하므로 특정 크기 이상으로 눈에 띄는 불규칙성이 없어야 합니다.”라고 Lopez는 설명합니다.

“우주학자들은 구조의 현재 이론적 크기 한계를 12억 광년으로 계산하지만, 이 두 구조는 모두 훨씬 더 큽니다. 거대 호는 거의 3배 더 크고 빅 링의 원주는 거대 호의 길이와 비슷합니다.”

하지만 크기도 문제 중 하나일 뿐입니다. 다른 하나는 우주의 진화를 연구하는 우주론에서 이것이 의미하는 바입니다. 현재 모델은 현재 우리가 관찰한 것과 가장 잘 맞는 모델이지만, 해당 프레임워크에서 설명하기 어려운 몇 가지 기능이 있습니다.

이러한 기능을 해결하기 위해 제시된 다른 모델이 있습니다. 그러한 모델 중 하나인 로저 펜로즈(Roger Penrose)의 등각 순환 우주론에서는 우주가 끝없는 빅뱅 팽창 주기를 겪는다는 점에서 고리 구조가 예상됩니다. 등각 순환 우주론에는 그 자체로 심각한 문제가 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

또 다른 가능성은 구조가 우주 끈으로 알려진 시공간 구조의 일종의 위상학적 결함이라는 것입니다. 이는 시공간이 늘어나면서 초기 우주에 나타났다가 제자리에 얼어붙은 양성자 전체 주름과 같은 것으로 생각됩니다. 우리는 우주의 끈에 대한 물리적 증거를 많이 발견하지 못했지만 이론적 증거는 꽤 유망합니다.

현재로서는 빅 링(Big Ring)과 자이언트 아크(Giant Arc)가 무엇을 의미하는지 확실히 아는 사람은 아무도 없습니다. 그것은 단지 하늘을 가로질러 회전하는 은하의 우연한 배열일 수도 있지만 그럴 가능성은 매우 작아 보입니다.

가장 좋은 희망은 우주 전체에 흩어져 눈에 잘 띄지 않는 곳에 숨어 있는 그러한 은하 배열을 더 많이 찾는 것입니다.

“현재 우주론 이론으로는 이 정도 규모의 구조가 가능하다고 생각하지 않았습니다.”라고 Lopez는 말합니다. “우리는 관측 가능한 모든 우주에서 매우 큰 구조가 하나 있을 것으로 예상할 수 있습니다. 그러나 큰 고리와 거대 호는 두 개의 거대한 구조이며 우주론적으로 이웃하기까지 하며 이는 매우 매력적입니다.”

이번 연구는 미국천문학회 제243차 회의에서 발표됐다.

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