오늘날 가장 큰 우주 미스터리 중 하나는 우주의 팽창에 관한 것입니다.
우리 우주 역사의 첫 10억년 동안 물질과 방사선의 밀도가 감소함에 따라 우주의 팽창 속도가 느려지고 멀리 떨어진 은하계는 정체 상태로 느려집니다. 그러나 지난 60억년 동안 멀리 떨어진 은하들은 정체를 가속화하고 있으며 팽창률은 계속 감소하고 있지만 0을 향하고 있지는 않습니다. 팽창률을 측정하는 두 가지 다른 방법은 상충되는 값을 제공합니다. 실제 팽창률은 논란의 여지가 있습니다.
두 가지 주요 방법은 각각 낮은 오류 답변을 제공하지만 호환되지 않습니다.
NASA의 JWST는 지구상의 모든 지상 기반 망원경과 허블 망원경을 포함하여 이전 천문대의 한계를 넘어서 우주에서 발견된 가장 먼 은하를 보여주었습니다. 관측되고 측정된 은하의 3D 위치를 적절하게 매핑하면 JWST의 CEERS 데이터를 통해 우주를 가로지르는 시각적 저공 비행을 생성할 수 있습니다. 확장률 측정은 서로 다른 방법이 서로 다르고 상호 양립할 수 없는 결과를 산출하기 때문에 어렵습니다.
초기 유물 신호의 진화를 추적하여 67km/s/mq의 확장을 측정합니다.
우리의 망원경이 허락한다면 우리는 무작위로 우주를 다시 들여다볼 수 있고, 은하단은 특정한 거리 척도(음향 척도)를 밝혀야 합니다. 우주 마이크로파 배경이 이를 보여줍니다. 스케일도 마찬가지입니다. 시간이 지남에 따라 이 규모의 진화는 약 67km/초/백만 블록의 낮은 팽창률을 나타내는 초기 잔재입니다.
가까이에서 시작하고 거리가 늘어남에 따라 슬랙이 증가하는 것을 확인하여 제곱미터당 73km/s/m를 측정합니다.
우주 거리 사다리를 구축하려면 태양계에서 별, 가까운 은하계, 먼 은하계로 이동해야 합니다. 각 ‘단계’에는 고유한 불확실성이 있으며, 특히 사다리의 서로 다른 ‘실행’이 연결되는 가로대가 있습니다. 그러나 최근 거리 사다리의 개선은 그의 결과가 얼마나 강력한지 보여주었습니다.
이 불일치(“허블 장력”)는 최근 우주의 미스터리입니다.
대비를 위해 표시된 CMB 및 BAO(파란색)의 초기 신호 데이터와 함께 거리 사다리(빨간색)의 최근 측정 장력. 초기 신호 방법이 정확하고 거리 사다리에 근본적인 결함이 있다는 것은 그럴듯합니다. 초기 부호 방법에 편향된 소규모 오류가 있고 거리 척도가 정확하거나 두 그룹이 모두 정확하고 어떤 형태의 새로운 물리학(위에 표시됨)이 원인일 가능성이 있습니다. 초기 형태의 암흑 에너지가 있었다는 생각은 흥미롭지만, 그것은 초기에 더 많은 암흑 에너지가 있었고 그 이후로 (대부분) 사라졌다는 것을 의미합니다.
많은 사람들은 “거리 사다리” 측의 음표 오류가 범인이 될 것으로 예상합니다.
2001년에는 우주의 팽창인 허블 상수의 최상의 거리 사다리 측정값을 상당히 높거나 낮은 값으로 치우칠 수 있는 다양한 오류 원인이 있었습니다. 많은 분들의 부지런하고 세심한 작업 덕분에 오류가 크게 줄었기 때문에 더 이상 불가능합니다. 여기에 표시되지 않은 새로운 JWST 작업은 여기에 표시된 것보다 Cepheid 및 기간 광도 오류와 관련된 오류를 줄였습니다.
우리는 은하수 내에서 Cepheid 변광성을 관찰하는 것으로 시작합니다.
변광성 RS Puppis는 성간 구름을 통해 빛의 메아리가 빛나고 있습니다. 변광성은 다양한 종류가 있습니다. 그 중 하나인 세페이드 변광성은 우리 은하계와 5000만~6000만 광년 떨어진 은하계에서 모두 측정할 수 있습니다. 이를 통해 우리 은하에서 우주의 먼 은하까지의 거리를 외삽할 수 있습니다. RR 거문고자리와 AGB 가지별도 비슷한 방식으로 사용할 수 있습니다.
시차로 정확한 거리를 추론합니다.
지구가 태양 주위를 공전하는 공간을 통해 이동함에 따라 지구에 가장 가까운 별은 더 먼 별에 대해 주기적으로 움직이는 것처럼 보입니다. 태양 중심 모델을 만들기 전에 우리는 약 6개월 동안 기준선이 ~300,000,000km인 “이동”이 아니라 하룻밤 동안 기준선이 ~12,000km인 “이동”을 찾고 있었습니다. 별까지의 거리가 너무 커서 기준선이 3억 km인 최초의 광경은 1830년대까지 발견되지 않았습니다. 오늘 우리는 유럽 우주국의 가이아 미션으로 10억 개가 넘는 별의 시차를 측정했습니다.
그런 다음 잘 측정된 인근 은하계에서 세페이드를 측정합니다.
상단의 두 패널은 JWST의 시야가 추가된 NGC 4258(왼쪽)과 NGC 5584(오른쪽)의 근처에 있는 두 개의 단풍나무가 풍부한 은하를 보여줍니다. 아래쪽 패널에는 JWST 렌더링이 표시되며 각 이미지에서 개별적으로 선택된 Cepheid 변형이 강조 표시됩니다.
마지막으로, 우리는 은하 내부와 외부 모두에서 유형 Ia 초신성을 측정하고 이러한 우주 “등급”을 함께 연관시킵니다.
2019년까지만 해도 Ia형 초신성도 발생하는 것으로 관찰된 세페이드 변광성으로 거리를 측정한 은하가 19개만 발표되었습니다. 우리는 이제 42개의 은하에서 적어도 하나의 유형 Ia 초신성을 호스팅하는 은하의 개별 별들로부터의 거리 측정을 얻었으며 그 중 35개는 허블의 뛰어난 이미지를 가지고 있습니다. 이 35개의 은하가 여기에 표시됩니다.
Cepheids의 오류가 측정된 팽창률을 편향시킬 수 있습니까?
우주 거리 사다리를 사용한다는 것은 사다리의 다른 “런”이 연결되는 불확실성에 대해 항상 걱정하기 때문에 다른 우주 규모를 함께 연결하는 것을 의미합니다. 여기에서 볼 수 있듯이 우리는 이제 해당 사다리에서 적어도 세 번의 “실행”을 수행하고 있으며 전체 측정 세트는 서로 놀라울 정도로 잘 일치합니다.
~에 의해 가까운 은하계에서 측정된 세페이드JWST는 이 가능성을 조사합니다.
이 근처 나선은하 NGC 4258(메시에 106이라고도 함)은 약 2천만 광년 떨어져 있지만 은하수에서 발견되는 세페이드와 유사한 많은 알려진 세페이드를 포함하고 있습니다. 이것은 우주 거리 척도를 보정하는 중요한 은하입니다.
갤럭시 워치 NGC4258JWST는 Algivides에 대한 광학 편향을 찾지 못했습니다.
이 이미지는 가까운 은하 NGC 4258 내에서 서로 다른 기간의 많은 세페이드 변광성을 보여줍니다. 세페이드 보정 및 거리에 중요한 은하입니다. 하단 6개 행은 서로 다른 파장에서 Hubble(회색 레이블)과 JWST(보라색 레이블)에 의해 측정된 동일한 별을 보여줍니다. JWST 이미지의 우수한 해상도는 이전 결과를 확인하고 일관성을 유지하면서 이전 허블 오류를 상당히 많이 줄입니다.
대신 이전의 허블 우주 망원경 발견을 확인하고 강화했습니다.
이 합성 이미지는 그 안에 밝은 초신성 SN 2007af가 있는 막대나선은하 NGC 5584를 보여줍니다. 식별 가능한 세페이드 변광성이 있는 근처 은하에는 팽창하는 우주를 측정하기 위한 우주 거리 사다리 방법에 매우 중요한 Ia형 초신성이 하나 이상 있습니다.
세페이드 NGC5584그녀도 가지고 있었다 A (2007년) Ia형 초신성또한 편견을 드러내지 않습니다.
이 그래프는 NGC 5584(상단)과 NGC 4258(하단) 은하에서 세페이드 변광성의 밝기(y축)와 변화 주기(x축) 사이의 관계를 보여줍니다. 새로운 JWST 데이터는 빨간색으로 표시되고 이전 Hubble 데이터는 회색으로 표시됩니다. 두 은하에서 이 관계의 오류와 불확실성은 주로 JWST가 허블보다 월등한 해상도로 인해 크게 감소했습니다.
그만큼 광택 관계 기간Chronology의 주요 보정 도구인 은 이제 그 어느 때보다 정확해졌습니다.
JWST는 인근 은하 NGC 4258 및 NGC 5584의 세페이드 변광성을 더 잘 이해할 수 있게 함으로써 거리의 불확실성을 더욱 줄였습니다. 그래프의 가장 낮은 지점은 거리 척도(왼쪽)와 초기 잔해 방법(오른쪽)에서 예상되는 팽창률에서 NGC 5584까지의 거리 추정치를 보여줍니다. 불일치가 크고 설득력이 있습니다.
뛰어난 정확도 덕분에 JWST는 불확실성을 절대 최소값으로 줄였습니다.
표준 양초(왼쪽)와 표준 눈금자(오른쪽)는 천문학자들이 과거에 서로 다른 시간/거리에서 공간 확장을 측정하는 데 사용하는 두 가지 방법입니다. 광도나 각 크기와 같은 양이 거리에 따라 어떻게 변하는가에 따라 우리는 우주의 팽창 역사를 유추할 수 있습니다. 양초 방법을 사용하는 것은 73km/초/백만 블록을 생성하는 거리 사다리의 일부입니다. 눈금자의 사용은 67km/s/Mpc를 생성하는 초기 표시 방법의 일부입니다. 새로운 JWST 데이터를 통해 우주 팽창률에 대한 미스터리가 더욱 깊어졌습니다.
대부분 Mute Monday는 200단어를 넘지 않는 사진과 영상으로 천문학적 이야기를 들려줍니다.
“요은 베이컨과 알코올에 대한 전문 지식을 가진 닌자입니다. 그의 탐험적인 성격은 다양한 경험을 통해 대중 문화에 대한 깊은 애정과 지식을 얻게 해주었습니다. 그는 자랑스러운 탐험가로서, 새로운 문화와 경험을 적극적으로 탐구하며, 대중 문화에 대한 그의 열정은 그의 작품 속에서도 느낄 수 있습니다.”
