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우주 이야기 1399 - 첫 1년 관측 데이터를 발표한 DESI



 (DESI has made the largest 3D map of our universe to date. Earth is at the center of this thin slice of the full map. In the magnified section, it is easy to see the underlying structure of matter in our universe. Credit: Claire Lamman/DESI collaboration; custom colormap package by cmastro)

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(This artist's rendering shows light from quasars passing through intergalactic clouds of hydrogen gas. Researchers can analyze the light to learn about distant cosmic structure. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld and DESI collaboration)

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(As light from a distant quasar passes through gas in space, certain wavelengths of light are absorbed. Plotting the absorption lines reveals the "Lyman-alpha forest" (emphasized here in brown and green) and provides information about the distant clouds of gas between us and the quasar. Credit: David Kirkby/DESI collaboration)

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(A simplified explanation of the different parts of DESI's Hubble diagram. Credit: Claire Lamman/DESI collaboration)

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앞서 소개드린 암흑에너지 연구 장치인 DESI (암흑에너지 분광장비, Dark Energy Spectroscopic Instrument)가 관측을 개시한지 5년 만에 관측 1년차 데이터를 정리해 공개했습니다. DESI는 4m 구경 망원경에 연결된 5000개의 작은 로봇이 빠른 속도로 분광 데이터를 측정하는 장치로 한 번에 5000개씩 은하와 퀘이사를 관측하기 때문에 기존에 있었던 비슷한 장치와 비교해서 10배나 빠르게 데이터를 수집해 우주의 지도를 작성할 수 있습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/220784079831

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https://blog.naver.com/jjy0501/221507880625

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(Mapping the Universe | Dark Energy Spectroscopic Instrument)

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(5,000 Robots Merge to Map the Universe in 3-D)

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하지만 이렇게 방대한 데이터가 확보되는 만큼 이를 정제하고 분석하는 데도 상당한 시간이 필요합니다. arXiv 프리프린터 서버에 올라온 DESI의 초기 관측 데이터만 해도 45만 개에 달하는 퀘이사에 다한 데이터를 담고 있습니다. 궁극적으로 DESI는 110억 광년 이내에 있는 3700만 개의 은하와 300만 개의 퀘이사를 관측해 역대 가장 상세한 우주의 3D 지도를 완성할 계획입니다.

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DESI에는 전 세계 70여 기관에 속한 900명 이상의 과학자들이 참여하고 있습니다. 초기 데이터 분석에서 과학자들은 DESSI가 110억 광년 관측 범위에서 0.5%의 오차, 80-110억 광년 범위에서는 0.82%의 오차로 데이터를 확보했다는 사실을 발견했습니다. 데이터의 크기와 정확도 면에서 과거 모든 데이터를 능가하는 수준입니다.

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초기 데이터에서 관심을 끄는 부분은 현재의 표준 우주론인 람다 (Lambda) CDM (cold dark matter)와 미묘하게 다른 부분이 있다는 것입니다. 현재의 우주론은 우주에 있는 물질의 대부분인 암흑 물질이 암흑 에너지 (람다)와 상호 작용을 통해 가속 팽창한다는 것입니다. 이 이론을 일부라도 수정할 필요가 있는지는 앞으로 더 많은 관측 데이터를 통해 확인해야 합니다.

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이번 데이터에서 공개된 자료에서 과학자들은 우주 탄생의 미세한 진동이 확되되어 생기는 중입자 음향 진동 Baryon Acoustic Oscillations (BAOs)을 다시 확인했습니다. BAO는 시간에 따라 팽창하기 때문에 마치 거리와 길이를 측정하는 자처럼 활용할 수 있습니다. 그리고 BAO는 거품 형태로 나타나기 때문에 우주에는 무수히 많은 BAO 거품들이 존재합니다.

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(This animation shows how baryon acoustic oscillations act as a cosmic ruler for measuring the expansion of the universe. Credit: Claire Lamman/DESI collaboration and Jenny Nuss/Berkeley Lab)

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(In this 360-degree video, take an interactive flight through millions of galaxies mapped using coordinate data from DESI. Credit: Fiske Planetarium, CU Boulder and DESI collaboration)

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DESI가 확인할 수 있는 은하와 퀘이사도 사실은 전체의 극히 일부에 불과합니다. 하지만 이 정도 표본 데이터로도 우주에 대해 많은 사실을 알아낼 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 지금까지 우리가 알지 못했던 우주의 새로운 모습을 기대해 봅니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-04-dark-energy-spectroscopic-instrument-largest.html

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The DESI Year 1 papers are available on the DESI website: https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/

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