2017. 3. 1. 08:19ㆍ3. 천문뉴스/유럽남부천문대(ESO)
사진 1> 이 사진은 ESO 파라날 천문대의 VLT 탐사 망원경을 이용하여 진행된 킬로디그리탐사(the Kilo Degree Survey, 이하 KiDS)프로그램에 의해 도출된 암흑물질 지도이다.
사진에는 광활하게 펼쳐져 있는 고밀도 거미줄(빛)과 텅빈 어두운 지역들이 담겨있다.
이 사진은 KiDS에 의해 관측된 하늘의 다섯 대역 중 하나인 G12지역을 담고 있다.
사진에서 눈에 보이지 않는 암흑물질은 분홍색으로 처리되어 있는데 그 전체 면적은 보름달이 차지하고 있는 면적의 약 420배 정도에 해당한다.
이 사진은 60억 광년 이상 거리에 존재하는 3백만 개 이상의 은하들로부터 발생하는 빛을 분석하여 구축된 것이다.
관측가능한 은하의 형태는 우주 공간을 달려오면서 암흑물질이 행사하는 중력의 영향에 의해 구부러진다.
사진에는 날카로운 경계를 보이는 몇몇 작고 어두운 지역이 존재한다.
이것은 머나먼 은하를 중간에서 막아서고 있는 밝은 별과 그 지근거리에 있는 또다른 천체들이 자리잡고 있는 지역을 나타낸다.
그 결과 그 지역은 이 지도에서 아무 데이터도 나타나지 않는 지역이며 약한 중력렌즈 신호 역시 여기서는 포착되지 않는다.
사진 2> KiDS 프로그램에 의해 도출된 암흑물질 지도로서 이번에 관측된 하늘의 다섯 대역 중 하나인 G9 지역.
사진에서 눈에 보이지 않는 암흑물질은 분홍색으로 처리되어 있는데 그 전체 면적은 보름달이 차지하고 있는 면적의 약 280배 정도의 하늘 면적에 해당한다.
사진 3> KiDS프로그램에 의해 도출된 암흑물질 지도로서 이번에 관측된 하늘의 다섯 대역 중 하나인 G15 지역.
사진에서 눈에 보이지 않는 암흑물질은 분홍색으로 처리되어 있는데 그 전체 면적은 보름달이 차지하고 있는 면적의 약 400배 정도의 하늘 면적에 해당한다.
ESO의 VLT 탐사망원경으로 수행된 대규모 은하 관측의 분석 결과 암흑물질이 우주에 분포하는 양상이 예전에 생각했던 것보다 훨씬 더 고르게 분포한다는 결과가 도출되었다.
국제연구팀은 KiDS로부터 취득된 데이터를 이용하여 대략 1500만 개의 멀리 떨어진 은하로부터 발생한 빛이 중력적으로 어떤 영향을 받는지를 연구하였다.
이는 우주를 대상으로 진행된 연구 중 가장 대규모로 진행된 연구이다.
그 결과 예전에 플랑크 위성의 탐사 자료에 의해 도출된 결과와는 맞지 않는 결과가 도출되었다.
독일 아르겔란더 천문연구소(the Argelander-Institut fur Astronomie)의 헨드릭 힐데브란트(Hendrik Hildebrandt)와 네덜란드 라이든 천문대의 마시모 비올라(Massimo Viola)가 이끈 여러 나라의 천문학자들로 구성된 연구팀[1]은 ESO VLT 탐사 망원경에 의해 수행된 KiDS의 자료를 분석하였다.
자료분석을 위해 이들이 사용한 사진들은 보름달 크기의 약 2,200배에 달하는 면적을 차지하는 5개 지역에 대한 탐사 자료였으며 [2] 여기에는 약 1,500만개의 은하들이 포함되어 있었다.
연구팀은 파라날 천문대의 VST에 의해 가능한한 정교한 화질의 사진을 연구함으로써, 그리고 혁신적인 컴퓨터 프로그램을 이용하여 '우주적 층밀림(cosmic shear)'이라는 이름으로 알려져 있는 효과에 대해 가장 정교한 측정을 수행할 수 있었다.
이 효과는 약한 중력렌즈 효과가 만드는 미묘한 변이로서 이는 은하단과 같은 어마어마한 물질들이 만드는 중력효과에 의해 멀리 떨어진 은하들로부터 오는 빛이 미묘하게 구부러지는 현상이다.
우주적 층밀림 효과는 은하단이 아니라 우주의 대규모 구조체가 빛을 휘게 만드는 것으로 이로인한 효과는 훨씬 더 작은 영향을 만들어낸다.
KiDS와 같은 매우 광범위하면서도 깊은 우주를 연구하는 탐사 프로그램들은 매우 약한 우주적 층밀림을 측정할 수 있을만한 강도를 가지고 있으며
천문학자들이 중력체의 우주적 분포를 그려내는데 사용할 수 있을 것이라는 확신을 필요로 한다.
이번 연구는 지금까지의 기술을 동원하여 가장 방대한 영역의 하늘을 그려낸 연구이다.
흥미로운 점은 이번 연구 결과가 유럽우주국(the European Space Agency, ESA)의 플랑크 위성을 통해 추론해낸 연구결과와 일치하지 않는다는 점이다.
플랑크 위성은 우주의 기본 속성 탐사에서 선두를 이루고 있는 우주탐사 프로그램이다.
KiDS 연구팀은 특별히 우주공간에 응집된 물질의 덩굴이 어떻게 존재하는지를 측정했다.
이것은 우주론에 있어서 핵심이 되는 변수인데 그 결과가 플랑크 위성이 수집한 데이터에서 연역된 값보다도 현저하게 낮게 나타난 것이다. [3]
마시모 비올라의 설명은 다음과 같다.
"이번 연구 결과는 우주의 1/4 정도를 차지하고 있는 우주적 거미줄에 담겨 있는 암흑물질이 생각보다 훨씬 덜 엉켜 있음을 말해주는 것입니다."
암흑물질은 여전히 탐지되지 않는 불분명한 대상으로 남아 있다.
이 물질은 오직 중력을 통해서만 그 존재가 추론되는 물질이다.
현재로서는 이번에 수행된 것과 같은 연구들이 이 눈에 보이지 않는 물질의 형태와 크기, 그리고 분포를 결정짓는데 있어 최상의 방법에 해당한다.
이번 연구에서 또한 놀라운 점은 우주에 대한 폭넓은 이해와 지난 140억년 동안 우주가 어떻게 진화해 왔는지에 대한 함축된 의미를 가지고 있다는 것이다.
플랑크 위성에 의해 수립된 예전의 결과와는 명백히 다른 이번 결과는 우주가 성장하는데 있어서 몇몇 근본적인 측면에 대한 천문학자들의 이해에 변화가 필요할 수도 있음을 말해주는 것이다.
헨드릭 힐데브란트의 소감은 다음과 같다.
"우리의 발견은 우주가 처음부터 지금까지 어떻게 성장해왔는지에 대한 우리의 이론적 모델을 보다 정교하게 만드는데 도움을 줄 것입니다."
VST 의 데이터에 대한 KiDS의 분석은 매우 중요한 한 걸음에 해당한다.
그러나 차세대 망원경들은 훨씬 더 광범위하고 보다 깊은 우주를 탐사할 수 있게 해 줄 것이다.
이번 연구의 공동 책임자인 영국 에든버러 대학 카트린 헤이만스(Catherine Heymans)의 설명은 다음과 같다.
"빅뱅이후에 어떤 일이 있었는지를 규명하는 것은 매우 어려운 도전입니다.
그러나 우리는 머나먼 우주에 대한 연구를 지속함으로써 오늘날의 우주가 어떻게 진화해 왔는지에 대한 그림을 그려나갈 수 있을 것입니다."
KiDS 의 수석 연구원인 네덜란드 라이든 천문대의 콘라드 퀴켄(Konrad Kuijken)의 소감은 다음과 같다.
"우리는 지금 플랑크 우주론과는 맞지 않는 흥미로운 결과를 보고 있습니다.
유클리드 위성(the Euclid satellite)이나 거대 개관탐사망원경(the Large Synoptic Survey Telescope)은 이러한 측정을 다시 시도할 수 있게 해 줄 것입니다.
그리고 우주가 진정 우리에게 하고자 하는 이야기가 무엇인지를 이해할 수 있게 해 줄 것입니다."
각주
[1] KiDS 연구팀에는 독일과 네덜란드 영국과 호주, 이탈리아와 몰타 및 캐나다의 과학자들이 참여하고 있다.
[2] 이는 약 450 제곱도에 해당하는 구역이며 전체 하늘에서 1%가 약간 넘어서는 정도이다.
[3] 이 변수는 'S8' 이라는 이름으로 불린다.
이 변수는 우주의 한정된 부분에서 나타나는 밀도 유동성의 크기 및 평균 밀도로 구성된 변수이다.
우주에서 높은 유동성과 낮은 밀도를 가지고 있는 부분은 높은 밀도를 가지고 있으나 작은 진폭의 유동성을 보이는 지역과 비슷한 효과를 가지고 있는데 이 두가지 양상은 약한 중력렌즈효과의 관측으로는 구분되지 않는다.
여기서 8은 8메가파섹이라는 크기를 말하는데 이 값은 이와 같은 대규모 연구에서 일반적으로 사용되는 크기이다.
출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Science Release 2016년 12월 7일자
http://www.eso.org/public/news/eso1642/
참고 : 암흑물질에 대한 다양한 포스팅 등 우주론에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
https://big-crunch.tistory.com/12346979
원문>
eso1642 — Science Release
Dark Matter May be Smoother than Expected
Careful study of large area of sky imaged by VST reveals intriguing result
7 December 2016
Analysis of a giant new galaxy survey, made with ESO’s VLT Survey Telescope in Chile, suggests that dark matter may be less dense and more smoothly distributed throughout space than previously thought. An international team used data from the Kilo Degree Survey (KiDS) to study how the light from about 15 million distant galaxies was affected by the gravitational influence of matter on the largest scales in the Universe. The results appear to be in disagreement with earlier results from the Planck satellite.
Hendrik Hildebrandt from the Argelander-Institut für Astronomie in Bonn, Germany and Massimo Viola from the Leiden Observatory in the Netherlands led a team of astronomers [1] from institutions around the world who processed images from the Kilo Degree Survey (KiDS), which was made with ESO’s VLT Survey Telescope (VST) in Chile. For their analysis, they used images from the survey that covered five patches of the sky covering a total area of around 2200 times the size of the full Moon [2], and containing around 15 million galaxies.
By exploiting the exquisite image quality available to the VST at the Paranal site, and using innovative computer software, the team were able to carry out one of the most precise measurements ever made of an effect known as cosmic shear. This is a subtle variant of weak gravitational lensing, in which the light emitted from distant galaxies is slightly warped by the gravitational effect of large amounts of matter, such as galaxy clusters.
In cosmic shear, it is not galaxy clusters but large-scale structures in the Universe that warp the light, which produces an even smaller effect. Very wide and deep surveys, such as KiDS, are needed to ensure that the very weak cosmic shear signal is strong enough to be measured and can be used by astronomers to map the distribution of gravitating matter. This study takes in the largest total area of the sky to ever be mapped with this technique so far.
Intriguingly, the results of their analysis appear to be inconsistent with deductions from the results of the European Space Agency’s Planck satellite, the leading space mission probing the fundamental properties of the Universe. In particular, the KiDS team’s measurement of how clumpy matter is throughout the Universe — a key cosmological parameter — is significantly lower than the value derived from the Planck data [3].
Massimo Viola explains: “This latest result indicates that dark matter in the cosmic web, which accounts for about one-quarter of the content of the Universe, is less clumpy than we previously believed.”
Dark matter remains elusive to detection, its presence only inferred from its gravitational effects. Studies like these are the best current way to determine the shape, scale and distribution of this invisible material.
The surprise result of this study also has implications for our wider understanding of the Universe, and how it has evolved during its almost 14-billion-year history. Such an apparent disagreement with previously established results from Planck means that astronomers may now have to reformulate their understanding of some fundamental aspects of the development of the Universe.
Hendrik Hildebrandt comments: “Our findings will help to refine our theoretical models of how the Universe has grown from its inception up to the present day.”
The KiDS analysis of data from the VST is an important step but future telescopes are expected to take even wider and deeper surveys of the sky.
The co-leader of the study, Catherine Heymans of the University of Edinburgh in the UK adds: “Unravelling what has happened since the Big Bang is a complex challenge, but by continuing to study the distant skies, we can build a picture of how our modern Universe has evolved.”
“We see an intriguing discrepancy with Planck cosmology at the moment. Future missions such as the Euclid satellite and the Large Synoptic Survey Telescope will allow us to repeat these measurements and better understand what the Universe is really telling us,” concludes Konrad Kuijken (Leiden Observatory, the Netherlands), who is principal investigator of the KiDS survey.
Notes
[1] The international KiDS team of researchers includes scientists from Germany, the Netherlands, the UK, Australia, Italy, Malta and Canada.
[2] This corresponds to about 450 square degrees, or a little more than 1% of the entire sky.
[3] The parameter measured is called S8. Its value is a combination of the size of density fluctuations in, and the average density of, a section of the Universe. Large fluctuations in lower density parts of the Universe have an effect similar to that of smaller amplitude fluctuations in denser regions and the two cannot be distinguished by observations of weak lensing. The 8 refers to a cell size of 8 megaparsecs, which is used by convention in such studies.
More information
This research was presented in the paper entitled “KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing”, by H. Hildebrandt et al., to appear in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
The team is composed of H. Hildebrandt (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), M. Viola (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), C. Heymans (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), S. Joudaki (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), K. Kuijken (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), C. Blake (Centre for Astrophysics & Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), T. Erben (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), B. Joachimi (University College London, London, UK), D Klaes (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), L. Miller (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK), C.B. Morrison (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), R. Nakajima (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), G. Verdoes Kleijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, the Netherlands), A. Amon (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), A. Choi (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), G. Covone (Department of Physics, University of Napoli Federico II, Napoli, Italy), J.T.A. de Jong (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), A. Dvornik (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), I. Fenech Conti (Institute of Space Sciences and Astronomy (ISSA), University of Malta, Msida, Malta; Department of Physics, University of Malta, Msida, Malta), A. Grado (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italy), J. Harnois-Déraps (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK; Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), R. Herbonnet (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), H. Hoekstra (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), F. Köhlinger (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), J. McFarland (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, the Netherlands), A. Mead (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), J. Merten (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK), N. Napolitano (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italy), J.A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), M. Radovich (INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), P. Schneider (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), P. Simon (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), E.A. Valentijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, the Netherlands), J.L. van den Busch (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Germany), E. van Uitert (University College London, London, UK) and L. van Waerbeke (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada).
ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.
Links
Contacts
Hendrik Hildebrandt
Argelander-Institut für Astronomie
Bonn, Germany
Tel: +49 228 73 1772
Email: hendrik@astro.uni-bonn.de
Massimo Viola
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 (0)71 527 8442
Email: viola@strw.leidenuniv.nl
Catherine Heymans
Institute for Astronomy, University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Tel: +44 131 668 8301
Email: heymans@roe.ac.uk
Konrad Kuijken
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715275848
Cell: +31 628956539
Email: kuijken@strw.leidenuniv.nl
Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei Munchen, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org
'3. 천문뉴스 > 유럽남부천문대(ESO)' 카테고리의 다른 글
| ALMA가 촬영한 베텔게우스 (0) | 2017.07.03 |
|---|---|
| ASASSN-15lh의 원인에 대한 탐구 (0) | 2017.03.01 |
| RX J1856.5-3754 : 진공복굴절의 관측 증거가 발견된 것일까? (0) | 2017.02.20 |
| 행성계를 조각하다. (0) | 2017.01.15 |
| 파괴의 기둥 (0) | 2017.01.12 |