빠른 라디오 폭발로 수십 년 동안 숨겨져 있던 우주의 보물이 드러났습니다.

사라진 물질: 우주의 위대한 퍼즐

우리 우주는 암흑 물질과 일반 물질, 두 가지 주요 유형의 물질로 이루어져 있습니다. 암흑 물질은 대부분을 차지하지만 눈에 보이지 않으며 중력의 영향을 통해서만 감지할 수 있습니다. 이와 대조적으로, 원자, 행성, 그리고 우리가 볼 수 있는 모든 것을 포함하는 일반 물질은 전체 물질의 16%에 불과합니다.

Một nghiên cứu mới đã xác định chính xác vật chất

새로운 연구는 먼 은하에서 오는 짧고 밝은 전파 신호인 고속 전파 폭발(FRB)을 기준으로 우주의 "누락된" 물질을 정확히 찾아냈습니다. 이 그림은 은하 간 매질로 알려진 은하 사이의 안개 속을 이동하는 밝은 FRB를 묘사하고 있습니다. 빨간색으로 표시된 긴 파장은 짧고 푸른 파장보다 속도가 느려져 천문학자들이 일반적으로 보이지 않는 물질의 "무게"를 측정할 수 있습니다. 사진 제공: Melissa Weiss/CfA

우주론적 모델에 따르면, 이 일반 물질의 대부분은 별이나 행성에 집중되어 있지 않고 은하계 간 공간에 널리 분산되어 있습니다. 그러나 매우 낮은 밀도로 인해 이 물질의 약 절반은 오랫동안 과학자들의 관측을 "피해"왔습니다.

FRB: 먼 우주의 빛

네이처 천문학(Nature Astronomy) 저널에 발표된 한 연구에서, 칼텍(Caltech)과 하버드 & 스미소니언 천체물리학 센터(CfA)의 연구원들은 그 답을 찾아냈습니다. 그들은 짧지만 매우 강력한 에너지 폭발인 고속 전파 폭발(FRB)을 이용하여 사라진 물질을 감지했습니다.

"FRB는 은하계 매질의 안개를 뚫고 빛나며, 빛이 느려지는 속도를 정확하게 측정하면 너무 희미해서 볼 수 없더라도 그 안개의 무게를 측정할 수 있습니다."라고 하버드 대학교의 준교수이자 이 연구의 주저자인 리엄 코너가 설명했습니다.

기록적인 폭발로 인한 데이터

Sơ đồ của họa sĩ này mô tả một số trong 60 FRB trong nghiên cứu—FRB 20221219A, FRB 20231220A và FRB 20240123A—được sử dụng để theo dõi hành trình của khí qua không gian giữa các thiên hà và lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Nguồn: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

이 그림은 연구에 사용된 60개의 FRB 중 일부(FRB 20221219A, FRB 20231220A, FRB 20240123A)를 묘사한 것으로, 은하 간 우주를 통과하는 가스의 이동 경로를 추적하고 우주망을 지도화하는 데 사용되었습니다. 출처: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

연구팀은 1,174만 광년에서 91억 광년 거리에 있는 69개의 서로 다른 FRB를 분석했습니다. 특히, 이번 연구에서 가장 멀리 떨어진 FRB인 FRB 20230521B는 지금까지 기록된 FRB 중 가장 멀리 떨어져 있습니다. 이 중 39개는 캘리포니아 공과대학교 오웬 밸리 전파 천문대의 딥 시놉틱 어레이-110(DSA-110)에서 발견되었습니다. DSA-110은 FRB를 탐지하고 위치를 파악하기 위해 특별히 설계된 망원경 네트워크입니다. 나머지 30개의 FRB는 전 세계 다른 망원경, 특히 호주 스퀘어 킬로미터 어레이 패스파인더 망원경에서 발견되었습니다.

과학자들의 접근 방식은 물질의 "그림자"를 보는 것과 같습니다. 캘리포니아 공과대학의 비크람 라비 교수는 이를 다음과 같이 비유했습니다. "FRB를 배경으로 모든 중입자의 그림자를 보는 것과 같습니다. 앞에 있는 사람을 보면 그 사람에 대해 많은 것을 알 수 있습니다. 하지만 그림자만 봐도 그 사람이 거기에 있다는 것을 알 수 있고, 그 크기를 가늠할 수 있습니다."

우주론의 새로운 잠재력

연구 결과에 따르면 우주 일반 물질의 76%는 은하 간 공간에, 15%는 은하 헤일로에, 나머지는 은하에 집중되어 있습니다. 이러한 분포는 시뮬레이션 예측과 일치하지만, 실제 관측을 통해 확인된 것은 이번이 처음입니다.

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả vật chất thông thường trong lớp khí mỏng, ấm tạo nên môi trường liên thiên hà (IGM)—thứ mà các nhà khoa học khó có thể quan sát trực tiếp cho đến nay. Các màu sắc ánh sáng khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau trong không gian. Ở đây, nghệ sĩ đã sử dụng màu xanh lam để làm nổi bật các vùng dày đặc hơn của mạng lưới vũ trụ, chuyển sang ánh sáng đỏ hơn cho các vùng chân không. Nguồn: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

이 작가의 구상은 은하계 간 물질(IGM)을 구성하는 얇고 따뜻한 가스 속의 일반 물질을 묘사하고 있습니다. 과학자들은 지금까지 직접 관찰하는 데 어려움을 겪었습니다. 다양한 색깔의 빛이 우주를 통해 각기 다른 속도로 이동합니다. 작가는 우주의 밀도가 높은 영역을 강조하기 위해 파란색을 사용하고, 진공 영역에서는 붉은색 빛으로 바꿨습니다. 출처: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

이 발견은 중요한 미스터리를 해결할 뿐만 아니라 우주론에 새로운 방향을 제시합니다. FRB에서 수집된 데이터는 과학자들이 은하의 진화를 더 잘 이해하고, 입자 물리학의 표준 모형을 넘어서는 핵심 요소인 중성미자라는 아원자 입자의 질량을 결정하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

라비 교수에 따르면, 이는 시작에 불과합니다. 앞으로 네바다 사막에 있는 DSA-2000 전파 망원경은 연간 최대 1만 개의 FRB를 감지할 것으로 예상되며, 우주의 비밀을 더욱 깊이 파헤칠 수 있을 것으로 기대됩니다.

라 케(SciTechDaily에 따르면)

출처: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028