gov-civil-vilareal.pt우주는 얼마나 빨리 팽창하고 있습니까? 답은 당신이 그것을 어떻게 측정하느냐에 달려 있고 그것이 문제다
>우주는 팽창하고 있습니다.
와우, 나는 아직도 그것을 쓸 수 있다는 것을 좋아합니다. 그것은 훌륭하고 간결하며 단순한 진술이지만 우리가 그것들을 모두 이해하기까지는 수십 년이 걸릴 만큼 심오한 의미를 담고 있습니다. 그리고 우리는 이미 한 세기 동안 그것이 사실이라는 것을 알고 있었습니다.
하지만 사실입니다. 우리는 그것이 사실임을 보여주는 많은 독립적인 증거를 가지고 있습니다. 이것은 과거에 우주가 더 작았음을 의미하며, 시계를 약 138억 년 뒤로 돌리면 우주의 모든 것이 믿을 수 없을 정도로 뜨겁고 밀도가 높은 단일 지점으로 압축되었음을 알 수 있습니다. 시계를 다시 앞으로 돌리면 우주의 초기 순간인 빅뱅이 나타납니다.
자연스럽게 발생하는 매우 중요한 질문은 다음과 같습니다. 빠른 우주는 팽창하고 있습니까? 더 멀리 있는 물체가 더 빨리 우리에게서 멀어지는 것으로 밝혀졌습니다. 그래서 우리는 확장을 설명하기 위해 이상한 단위를 사용합니다: 거리당 속도. 거리가 2배가 되고 물체가 후퇴하는 속도도 2배가 됩니다.
천문학에서 이 숫자는 이름이 허블 상수입니다. 에드윈 허블(Edwin Hubble)은 20세기 초에 그것을 계산하려고 시도했고 그 이후로 우리는 그것을 많이 개선할 수 있었습니다. 메가파섹당 초당 약 70km입니다(메가파섹 또는 Mpc는 100만 파섹 또는 326만 광년입니다. 비교를 위해 안드로메다 은하는 우리로부터 1Mpc 미만입니다). 따라서 자유롭게 팽창하는 우주에서 1Mpc 떨어진 물체는 70km/sec의 속도로 멀어집니다. 10Mpc 떨어진 물체는 700km/sec의 속도로 달아나는 식입니다.
이상하지? 그러나 여기에서 상황이 발생합니다. 정말로 기이 한. 허블 상수를 측정하는 다양한 방법이 있습니다. 하나는 가까운 은하를 보고 거리와 속도를 모두 측정하여 국부적으로 수행하는 것입니다. 두 가지를 모두 측정할 수 있는 방법이 많이 있습니다(잠시 후에 더 자세히 설명하겠습니다). 그렇게 하면 73km/sec/Mpc의 허블 상수를 얻습니다.
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또 다른 방법은 일찍 우주, 아주 먼 곳에서. 우주가 형성된 지 약 375,000년 후, 투명해질 정도로 넓어졌다 . 여전히 더웠고, 지금, 우리는 그 남은 열기가 하늘 전체에 스며드는 것을 봅니다. 우주가 계속 팽창하면서 그 열은 냉각되었습니다(당신은 그것을 불덩어리에서 나온 빛이 적색편이 우주가 우리에게서 멀어짐에 따라). 우리는 이제 그것을 우리가 보는 모든 곳에서 전자 레인지의 지속적인 빛으로 봅니다.
그 빛을 매우 주의 깊게 조사함으로써 우리는 당시 우주의 상태에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 우리는 또한 그런 식으로 허블 상수를 계산할 수 있으며, 그렇게 할 때 얻는 수치는 약 67km/sec/Mpc입니다.
음. 기다리다. 이 두 숫자는 다릅니다. 어색하다.
정말이야. 그리고 그것은 더 나빠집니다. 모든 지역 방법은 더 높은 숫자를 가져오고 모든 먼 초기 우주 방법은 더 작은 숫자를 얻습니다. 마치 우주가 스스로에게 동의하지 않는 것과 같습니다.
마치 협곡을 가로지르는 다리를 양쪽 끝에서 시작하여 중간에서 만나지 않게 하는 것과 같습니다. M. C. Escher의 그림 'Belvedere'가 조금 생각납니다. 말도 안돼
그는 이별 후 나를 생각하니?
M. C. Escher의 상징적 인 'Belvedere', 원근법이 마음을 구부릴 정도로 왜곡 된 역설적 인 건물. 신용 거래: 엠씨 에셔
사실, 이 수치가 처음 결정되었을 때 측정의 불확실성이 높기 때문에 그리 멀지 않았습니다. 한동안 우리는 허블 상수를 2배 이내로 알지 못했습니다. 그러나 측정이 더 좋아지면서 우리는 그것들이 분리되는 것을 보기 시작했습니다.
여기에서 재미를 얻을 수 있습니다. 새로운 프로젝트 지역 번호를 정하기 위해 노력했습니다. 오랜 친구이자 대학원생 동료인 Adam Riess가 주도했습니다(Universal 확장이 가속화되고 있음을 알아내는 데 중요한 역할을 한 사람). 저것 1초 안에 - 그리고 수익을 얻었습니다. 일부 괜찮은 찬사 때문에). 그들은 허블 우주 망원경을 사용하여 세페이드 변광성이라고 하는 매우 특정한 종류의 별을 관찰했습니다. 이 별들은 시간이 지남에 따라 팽창하고 수축하며, 그럴수록 더 밝아지고 어두워집니다. 1세기 전에 그들이 밝아지고 어두워지는 데 걸리는 시간이 그들이 발산하는 총 에너지 양과 관련이 있다는 것이 발견되었습니다.
그것은 거대합니다. 즉, 주기를 측정할 수 있다면 광도를 알 수 있습니다. 그리고 얼마나 밝게 보이는지 측정하면, 당신은 그들의 거리를 찾을 수 있습니다 ! 그것은 중요합니다. 우리는 다른 은하에서 세페이드를 볼 수 있기 때문에 이 은하까지의 거리를 결정할 수 있는 방법을 제공한다는 의미입니다. 사실, 1920년대에 이를 사용하여 인근 은하까지의 거리를 결정한 것은 허블의 팀이었습니다.
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Riess의 팀은 보았다 우리은하의 7 세페이드에서 그들이 얼마나 밝았는지 뿐만 아니라 시차, 지구가 태양 주위를 이동할 때의 명백한 위치 변화를 측정했습니다. '집중과정 천문학: 거리' ?). 몇 년에 걸쳐 이러한 변화를 측정하여 다음을 얻을 수 있습니다. 매우 이 별에 대한 정확한 거리.
또 다른 이점은 우리가 허블을 사용하여 다른 은하에서 이러한 세페이드를 관찰한다는 것입니다. 다른 천문대를 사용할 때 모든 것을 일관성 있게 유지하는 것이 더 어렵습니다.
허블을 이용하여 관측한 세페이드 변광성 중 하나인 S Vulpeculae. 그 거리는 지구로부터 10,124광년 떨어진 것으로 밝혀졌다. 다른 표시된 별은 거리 측정을 보정하는 데 사용되었습니다. 신용 거래: Riess et al.
그래서 이 새로운 연구는 대략 5,500에서 12,000광년 떨어진 이 세페이드 은하까지의 거리 측정을 강화할 수 있었습니다. 이러한 더 나은 측정값을 사용하여 외부은하 세페이드까지의 거리를 부트스트랩하여 Riess의 팀은 허블 상수의 로컬 값이 73.48 ± 1.66km/sec/Mpc임을 발견했으며, 이는 이전 값에서 약 4%의 변화입니다.
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그러나 더 중요한 것은 실제로 그들이 낮아졌다는 것입니다. 불확실성 즉, 이 값이 더 정확하다고 생각합니다. 그것은 차례로 초기 우주 측정을 사용하여 발견된 더 낮은 값이 실제로 ~이다 다른. 측정값이 불안정하기 때문만은 아닙니다. 우주는 그 당시에는 상황이 달랐다고 우리에게 말하고 있습니다. 이것이 우연의 일치 또는 실제가 아닌 것으로 인한 것일 확률은 약 4,600분의 1입니다. 내가 그 내기를 걸릴거야. 이건 진짜야.
이 모든 것이 무엇을 의미합니까? 간단히 말해서, 그것은 우주가 과거보다 지금 더 빠르게 팽창하는 것처럼 보인다는 것을 의미합니다. 확실하게, 우리는 이미 이것을 알고 있었다 : 천문학자들은 Universal 확장이 1998년에 가속화되고 있음을 발견했습니다(Riess는 이것을 발견한 두 개의 독립 팀 중 하나에 있었습니다). 그러나 이러한 새로운 결과는 가속도가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 높다는 것을 나타내는 것 같습니다.
이것은 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra Deep Field)이며, 그 안에 있는 거의 모든 것이 수십억 광년 떨어진 먼 은하입니다. 신용 거래: NASA, ESA, H. Teplitz 및 M. Rafelski(IPAC/Caltech), A. Koekemoer(STScI), R. Windhorst(아리조나 주립 대학) 및 Z. Levay(STScI)
그래서 무엇을 저것 평균? 그것은 가능한 답변이 너무 많은 좋은 질문입니다. 가속의 배후에 있는 이상한 실체인 암흑 에너지가 예상보다 더 강할 수도 있습니다. 아마도 그것은 시간이 지남에 따라 자랍니다. 그것은 잠시 동안 주위에 던져진 아이디어입니다. 문제는 우리는 도대체 암흑 에너지가 무엇인지 모른다는 것입니다. ~이다 , 무엇으로 만들어졌는지 또는 어떻게 작동하는지. 이러한 새로운 관찰이 도움이 될 수 있습니다.
그러나 아직 다른 것일 수 있습니다. 암흑 물질 우리가 생각하는 어떤 형태의 물질은 정상적인 물질과 빛과 잘 어울리지 않으므로 직접 볼 수 없습니다. 그것은 우주의 5배만큼 일반 물질보다 질량이 크고, 우리는 그것이 저 밖에 있다는 것을 압니다. 그러나 정상적인 물질과 약간의 상호 작용과 같은 비정상적인 방식으로 행동한다면 우주 자체가 시간이 지남에 따라 진화하는 방식을 바꿀 수 있습니다.
여기 문제가 있습니다: 우리는 모른다 . 이것은 모두 매우 새로운 것이며 우리 장비와 이론을 한계까지 밀어붙입니다. 그렇기 때문에 이것이 아직도 못을 박고 있습니다. 기억하세요. 우리는 약 100년 동안 다른 은하가 있다는 것을 알고 있었고, 팽창은 지난 20년 동안 가속화되고 있다는 사실을 알고 있었습니다. 우리는 이제 막 이것을 알아내기 시작했습니다.
하지만 이 모든 것에서 내가 가장 좋아하는 부분은 우리가 ~ 할 것이다 알아내세요. 그것이 인간이 하는 일입니다. 그것이 과학이 하는 일입니다. 우주는 꽤 당혹스러운 곳이고, 우리의 뇌는 정말로 편안하게 숙고하도록 진화하지 않았습니다. 그러나 그것이 사실 우리가 이해하는 데 도움이 되는 과학이 있는 이유입니다. 그것을 수학, 공학, 멈출 수 없는 우리의 끝없는 호기심, 그리고 우주 자체와 결합하면 그 비밀이 우리에게 드러날 것입니다.
우주는 매일 더 빠르게 팽창하고 있지만, 그것을 만지는 우리의 능력도 마찬가지입니다. 따라잡겠습니다.
