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우주 이야기 914 - 우주 배경복사를 선명하게 보여주는 필터



(Just as a wine glass distorts an image showing temperature fluctuations in the cosmic microwave background in this photo illustration, large objects like galaxy clusters and galaxies can similarly distort this light to produce lensing effects. Credit: Emmanuel Schaan and Simone Ferraro/Berkeley Lab)

(A set of cosmic microwave background images with no lensing effects (top row) and with exaggerated cosmic microwave background lensing effects (bottom row). Credit: Wayne Hu and Takemi Okamoto/University of Chicago)


 우주 배경 복사 cosmic microwave background (CMB)는 빅뱅의 가장 중요한 근거로 빅뱅 직후 38만년 전 전자와 원자핵이 결합하면서 탈출한 빛의 흔적입니다. 우주 배경 복사는 매우 균일한 편이지만, 미세한 물질의 분포 차이가 존재하며 이와 같은 물질의 분포 차이가 현재 우주에서 볼 수 있는 은하와 은하단을 만든 이유로 생각됩니다. 물질이 한 쪽으로 치우치지 않고 균등하게 분포한다면 은하나 별이 생성될 수 없기 때문입니다. 따라서 과학자들은 우주 배경 복사의 분포를 상세히 연구해왔습니다. 



 하지만 우주 배경 복사 역시 빛과 같은 전자기파의 일종이며 중력에 의해 경로가 변할 수 있습니다. 따라서 은하나 은하단의 중력에 의한 중력 렌즈 효과가 나타나게 됩니다. 로렌스 버클리 국립 연구소의 엠마뉴엘 샨 (Emmanuel Schaan, a postdoctoral researcher and Owen Chamberlain Postdoctoral Fellow in the Physics Division at the Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab))과 그 동료들은 중력 렌즈 효과 가운데 하나인 쉐어링 (shearing)이 이와 같은 왜곡을 줄이는데 도움이 된다는 사실을 확인했습니다. 이를 이용하면 중력 렌즈에 의한 이미지 왜곡을 줄일 수 있다는 것입니다. 이미지의 왜곡을 줄이는 필터라고 할 수 있는 방법입니다. (사진 참조)



 연구팀은 이 방법이 현재 데이터 수집에 들어간 암흑물질 및 에너지 관측 지데이터를 해석하는데 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 대표적인 예가 바로 앞서 소개한 DESI 입니다. (이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/221507880625 ) 우주 배경복사의 분포에는 물질만이 아니라 암흑 에너지 분포에 대한 정보가 담겨 있으며 이를 해석하는 것은 우주를 이해하고 그 운명을 예측하는데 중요합니다. 


 아무튼 생각하면 당연한 일 같은데 우주 배경복사에도 중력 렌즈 현상이 일어난다는 사실은 처음 알았습니다. 


 참고 


Emmanuel Schaan et al, Foreground-Immune Cosmic Microwave Background Lensing with Shear-Only Reconstruction, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.181301



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