우주가 무슨 상관이야? 약 31%.

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당신이 우주를 이해하고 싶다면 — 그리고 우리는 — 그 안에 무엇이 있는지 이해해야 합니다. 나는 별, 행성, 블랙홀 등을 의미하지 않습니다. 우리는 더 넓어져야 합니다.



우주에는 얼마나 많은 에너지가 있습니까? 얼마나 중요합니까? 그리고 조금 더 구체적으로 말하자면 어떤 종류의 에너지와 물질일까요?

우리는 이것을 우주의 질량/에너지 예산 . 가계 예산과 마찬가지로 유형별로 나눈 모든 항목을 설명합니다. 우주의 경우 우리는 그것이 - 내림차순으로 - 암흑 에너지 , 암흑 물질 , 그리고 정상적인 문제. 그러나 각각 얼마입니까?







새로운 연구는 단지 물질을 조사했습니다 , 그리고 상당히 좁은 숫자를 생각해 냈습니다. 우주의 31.5 ±1.3%가 물질로 구성되어 있습니다(이는 68.5%가 암흑 에너지임을 의미합니다).

이 숫자는 꽤 중요합니다. 우주에 물질이 적으면 더 빠르게 팽창할 것입니다. 어떤 의미에서는 그 물질의 중력으로 인해 팽창이 느려집니다.

우주의 질량/에너지 예산은 우주에 있는 대부분의 물질이 암흑 에너지이고, 그 다음이 암흑 물질이고, 마지막으로 가스, 먼지 및 별을 구성하는 일반 물질이라는 것을 보여줍니다. 크레딧: UCR/모하메드 압둘라확대

우주의 질량/에너지 예산은 우주에 있는 대부분의 물질이 암흑 에너지이고, 그 다음이 암흑 물질이고, 마지막으로 가스, 먼지 및 별을 구성하는 일반 물질이라는 것을 보여줍니다. 신용 거래: UCR/모하메드 압둘라

이것은 또한 물건에 대한 의미가 있습니다 입력 우주 그 자체가 아니라 우주. 예를 들어, 초기 우주에서 중력은 물질 자체에 끌리기 때문에 물질을 뭉치는 데 도움이 되었습니다. 그것은 뜨거운 물질의 수프에서 응축되어 은하를 형성하고 은하단 . 물질 예산이 달랐다면 은하와 성단은 다르게 보이거나 전혀 형성되지 않았을 것입니다.





우리는 이 숫자들에 우리의 존재를 빚지고 있습니다.

사실 이번 신작이 주목한 것은 은하단이었다. 이들은 수백 또는 수천 개의 은하 전체가 서로 중력에 의해 함께 모여 있는 거대한 집합체입니다. 그들의 구조는 우주에 있는 물질의 밀도에 의존하므로, 과학자들은 그것을 조사함으로써 그 밀도를 알아낼 수 있었습니다.

주어진 우주 부피에 있는 성단의 수는 질량 밀도(Ωm로 표시)에 따라 달라지므로 클러스터의 질량을 측정하면 우주의 질량 밀도를 알 수 있습니다. 크레딧: UCR/모하메드 압둘라확대

주어진 우주 부피에 있는 성단의 수는 질량 밀도(Ωm로 표시)에 따라 달라지므로 클러스터의 질량을 측정하면 우주의 질량 밀도를 알 수 있습니다. 신용 거래: UCR/모하메드 압둘라

그들은 가능한 한 편향되지 않은 방식으로 클러스터를 찾는 방법을 개발했습니다. 르. 그들은 엄청난 700,000개의 은하를 관찰한 다음, 은하단에 속하는지 알아보기 위해 공간에서 위치와 움직임을 조사했습니다. 이 샘플에서 그들은 분석에 사용할 756개의 근처 은하단(최대 약 16억 광년 떨어져 있으므로 '근처'는 상대적임)을 선택했습니다.

그런 다음 그들은 클러스터 질량 함수라고 하는 것을 찾았습니다. 클러스터 질량 함수는 클러스터의 주어진 질량에 대해 주어진 공간 부피에서 우주에 있는 클러스터의 수입니다. 따라서 우주의 일부에서는 예를 들어 많은 저질량 클러스터, 더 적은 수의 중간급 클러스터, 더 적은 수의 진정한 거대한 클러스터를 볼 수 있습니다. 이 분포는 우주 물질의 밀도에 민감하며, 우주가 팽창함에 따라 시간이 지남에 따라 밀도가 변한다는 사실과 성단의 질량을 결정하는 것이 어렵다는 점으로 인해 복잡합니다.

마지막 비트는 터프합니다. 클러스터의 질량을 추정하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 대부분은 본질적으로 통계적입니다(잡음 통계를 평균화하기 위해 많은 클러스터를 살펴봄). 그러나 이것들은 다른 문제를 야기하여 이것을 어렵게 만듭니다. 이 경우 과학자들은 질량을 얻기 위해 비리얼(virial) 방법을 사용하기로 결정했습니다. 은하단은 은하단에서 이동할 때 상호 작용하고 에너지를 교환합니다(예: 더 빠른 은하가 더 느린 은하를 잡아당기며 속도가 빨라짐). 이것은 클러스터의 총 질량에 따라 달라지며 그 수를 얻는 좋은 방법을 제공합니다.

그런 다음 그들은 성단의 질량 분포를 설명하는 데 필요한 우주 질량 밀도를 확인하기 위해 숫자를 실행하여 31.5%를 얻었습니다(사용 단지 그들의 데이터는 약 2.3%의 불확실성으로 31%를 얻었지만 그들의 결과를 다른 연구와 결합하면 약간 더 정확한 수치를 얻었습니다.

일반적으로 이 숫자는 작은 대부분의 다른 방법보다 약간 높지만(측정 방법에 따라 25–35% 범위) 놀라울 정도로 그렇지는 않습니다. 그들은 그들의 주장이 지금까지 만들어진 이 수치 중 가장 정확한 측정이라고 주장하지만, 다른 전문가들이 그 주장을 해명하도록 하겠다.

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또한 우주에 있는 물질의 평균 밀도를 계산할 수 있으며 약 10-2. 3입방 미터당 그램. 아주 조그마합니다. 이는 입방미터당 약 6개의 수소 원자에 해당합니다. 비교를 위해 해수면에서 공기는 입방 미터당 약 1,200g, 즉 약 10g입니다.25입방 미터당 원자 — 약 70억(또는 100만 백만)의 요소가 더 많습니다. 공간은 정말 비어 있습니다.

이것도 참고하겠습니다 암흑 물질과 '정상' 물질을 포함한 물질. 문제의 예산 그 자체 우주에서 약 5:1 암흑 물질에서 정상 물질로, 대략 84/16 분할. 하지만 그 비율은 잘 알려져 있지 않습니다. 우연히 하나의 아이디어, 암흑 물질이 액시온으로 이루어져 있다는 것입니다. , 이것은 매우 낮은 질량을 가진 이론적인 입자입니다. 만약 그렇다면, 그 입방 미터의 공간에는 1개의 수소 원자와 수십억 개의 액시온이 있을 것입니다.

그래서 당신은 간다. 이 새로운 연구는 이 모든 것을 바로잡기 위한 또 다른 단계입니다. 우리는 매일 조금씩 알아가는 것에 가까워지고 있습니다. 음, 우주 , 그리고 우리가 여기에 있는 이유. 조금 난해해 보일 수 있지만 주위를 둘러보세요. 당신이 보는 모든 것은 존재합니다 , 그리고 그것은 우주가 작동하는 방식 때문에 그렇게 합니다. 후드 아래를 보는 것은 인간이 하는 가장 멋진 일 중 하나입니다.