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우주 이야기 535 - 역대 가장 거대한 우주의 입체 지도



(A slice through the map of the large-scale structure of the Universe from the Sloan Digital Sky Survey and its Baryon Oscillation Spectroscopic Survey. Each dot in this picture indicates the position of a galaxy six billion years into the past. The image covers about 1/20th of the sky, a slice of the Universe 6 billion light-years wide, 4.5 billion light-years high, and 500 million light-years thick. Color indicates distance from Earth, ranging from yellow on the near side of the slice to purple on the far side. Credit: Daniel Eisenstein and SDSS-III.)



 국제 과학자팀이 10여 년간 수집한 데이터를 바탕으로 한 Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) 지도를 공개했습니다. 이는 120만개의 은하의 위치 데이터를 수집한 것으로 Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) 라고 불리는데, 암흑 물질과 에너지를 포함한 우주의 분포를 알 수 있는 우주의 3차원 입체 지도라고 할 수 있습니다. 


 바리온 (중입자)는 우주에서 가장 흔하게 보는 일반적인 물질로 양성자와 중성자 등이 여기에 해당됩니다. 우리는 암흑 물질 자체의 분포나 암흑 에너지의 분포를 직접 관측하기 어렵기 때문에 이들이 보통의 은하에 행사하는 힘과 중력을 파악해서 그 분포와 크기를 측정할 수 있습니다. 


 이번에 공개된 지도는 지구에서 보는 하늘의 1/20 정도의 면적을 60X45x5억 광년 크기로 관측한 것으로 두께가 5억 광년인 수박 조각처럼 생긴 슬라이스로 생각하면 됩니다. (아래 사진은 그 10%) 




(The Sloan Digital Sky Survey and its Baryon Oscillation Spectroscopic Survey has transformed a two-dimensional image of the sky (left panel) into a three-dimensional map spanning distances of billions of light years, shown here from two perspectives (middle and right panels). This map includes 120,000 galaxies over 10% of the survey area. The brighter regions correspond to the regions of the Universe with more galaxies and therefore more dark matter. Credit: Jeremy Tinker and SDSS-III)


 이 입체지도를 만드는 근본적인 힘은 사실 빅뱅 이후의 물질 분포라고 할 수 있습니다. 당시의 양자적 요동이 10만분의 1 이하의 미세한 물질 분포의 차이를 만들었고, 시간이 지나면서 중력에 의해 물질이 뭉치게 되어 지금처럼 은하가 있는 장소와 빈 공간 (보이드)으로 구성된 우주가 탄생한 것입니다. baryonic acoustic oscillations (BAO)의 측정을 통해 과학자들은 그 과정을 이해할 수 있습니다.


 BAO의 본래 크기는 우주에 중입자로 구성된 원자들이 생기는 빅뱅 직후 40만년 전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 이번 데이터는 거리상 70억년전에서 20억년전의 우주를 입체적으로 측정한 것으로 초기에서 중기의 우주의 진화를 연구할 수 있습니다. 


 위의 그림에서 보이는 무수히 많은 작은 점들은 사실 하나 하나가 우리 은하 같은 은하입니다. 그러니까 여기에 존재하는 태양같은 별은 정말 엄청나게 많겠죠. 하지만 이것도 전체 우주의 극히 일부에 지나지 않습니다. 우주는 정말 광할한 것입니다. 


 참고 


1. Jan Niklas Grieb, Ariel G. Sánchez, Salvador Salazar-Albornoz et al. (the BOSS collaboration) The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation, Spectroscopic Survey: Cosmological implications of the Fourier space wedges of the final sample, submitted to MNRAS, arxiv.org/abs/1607.03143
2. Salvador Salazar-Albornoz, Ariel G. Sanchez, Jan Niklas Grieb et al. The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Angular clustering tomography and its cosmological implications, submitted to MNRAS, arxiv.org/abs/1607.03144
3. Ariel G. Sanchez, Jan Niklas Grieb, Salvador Salazar-Albornoz et al. The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: combining correlated Gaussian posterior distributions, submitted to MNRAS, arxiv.org/abs/1607.03146
4. Ariel G. Sanchez, Roman Scoccimarro, Martin Crocce et al. The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: cosmological implications of the configuration-space clustering wedges, submitted to MNRAS, arxiv.org/abs/1607.03147 
Source
5. Florian Beutler, Hee-Jong Seo, Shun Saito et al. The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Anisotropic galaxy clustering The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Baryon Acoustic Oscillations in Fourier-space, submitted to MNRAS, arxiv.org/abs/1607.03150




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