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암흑물질에 대한 현재 이론과 10배 편차. 이론 보다 더 많은 빛을 왜곡시킨다.
우주에는 현재 이론이 포착하지 못한 다른 특징이 있을 것.

암흑 물질 : 우리가 놓친 것이 있다. “관측과 모델 사이에 커다란 불일치 발견”

설명할 수 없는 불일치 :
은하단의 중앙에는 예상보다 10배 더 많은 암흑 물질이 있는 것 같다.
또는 예상과 다르게 움직인다. 관측에 따르면, 이 성단의 중심 은하에 있는 암흑 물질은 현재 이론이 예측하는 것보다 더 많은 빛을 왜곡하기 때문이다.
"Science"저널의 연구자들에 따르면 이것은 암흑 물질에 대한 우리의 관점에서 "성분 누락"을 나타낼 수 있다.

▲ 이와 같은 은하단에서 천문학자들은 암흑 물질의 양과 거동에서 이상한 불일치를 발견했다. © NASA, ESA, G. Caminha (그로 닝언 대학교), M. Meneghetti (볼로냐 천체 물리학 및 우주 과학 관측소), P. Natarajan (예일 대학교), CLASH 팀, M. Kornmesser (ESA / 허블)

은하계 흐름이든, 우리 은하계의 "덩어리"이든, 심지어 우리 태양계이든-우주에는 정상보다 훨씬 더 많은 암흑 물질이 있다. 그러나 우리는 그들에 대해 거의 알지 못한다.
이 이국적인 형태의 물질이 어떤 입자로 구성되어 있으며 어떻게 생성되었는지는 알 수 없다. 그들의 분포와 속성조차 지금까지 부분적으로만 명확해졌다.

암흑 물질 지표로서의 중력 렌즈

최근 암흑 물질이 새로운 수수께끼를 던졌다.
볼로냐 천체 물리학 천문대 마시모 메네게티와 그의 팀이 발견했듯이 현재 모델이 예측한 것과 다르게 작동하기 때문이다. 그들은 11개의 은하단으로 인한 배경 광의 중력 왜곡을 조사하기 위해 칠레에 있는 허블 우주 망원경과 ESO의 VLT (Very Large Telescope)를 사용했다.

소위 중력 렌즈 효과는 주로 이 은하에서 암흑 물질의 중력 효과에 기반한다.
왜곡의 강도와 모양을 통해 그러한 은하단에 암흑 물질 형태의 질량이 얼마나 많이 존재하고 어떻게 분포되어 있는지 결론을 내릴 수 있다.
"은하단은 컴퓨터 시뮬레이션이 암흑 물질이 정상 물질과 상호 작용하는 방식을 올바르게 나타내는지 여부를 이해하는 데 이상적인 실험실이다"고 Meneghetti는 말했다.

10배의 편차

현재의 관찰에서 알 ​​수 있듯이 예측과 많이 다르다.
이것은 조사된 성단의 중심에 있는 은하들이 모델이 예측한 것보다 약 10배 더 많은 배경 광을 왜곡하기 때문이다. 질량과 관련해 이 은하들은 존재해야 할 것보다 더 밀도가 높은 암흑 물질을 포함하고 있는 것으로 보인다.
Meneghetti는 "우리는 데이터와 시뮬레이션을 주의 깊게 테스트했지만 이러한 불일치는 지속된다"고 보고했다.

예일 대학의 공동 저자 Priyamvada Natarajan은 "관찰과 모델 사이의 큰 차이(이 경우 10 배의 편차)를 발견한 것은 매우 흥미롭다"고 설명했다. "이러한 격차와 비정상은 우리가 간과했던 우리 이론에 무언가 빠졌음을 보여 주거나 완전히 새로운 모델로 가는 길을 시사한다."

▲ 은하단 MACS J1206의 중력 렌즈 효과. © NASA, ESA, P. Natarajan (Yale University), G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF- 볼로냐 천체 물리학 및 우주 과학 관측소), CLASH-VLT / Zooming 팀; M. Postman (STScI)

"모델의 결정적인 차이"

연구원들에 따르면, 현재 발견된 불일치는 암흑 물질을 이해하는 데 있어 여전히 중요한 퍼즐 조각을 놓치고 있다는 표시일 수 있다 (예 : 모델에 아직 기록되지 않았거나 올바르게 기록되지 않은 속성).

"이 편차의 가능한 원인은 시뮬레이션에서 몇 가지 중요한 물리적 측면이 누락되어 있기 때문일 수 있다"고 Meneghetti는 말했다. Natarajan은 다음과 같이 덧붙였다. "우리가 현재의 이론적 모델에서 포착하지 못한 특징이 분명히 우주에 있다."

이 차이가 무엇으로 구성돼 있으며 암흑 물질의 속성이 가정과 어떻게 다른지 여전히 의문이다.
(Science, 2020; doi : 10.1126 / science.aax5164)
출처 : NASA / Goddard Space Flight Center, Yale University, ESO

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