과학자들은 최근 관측 가능한 우주에서 "가장 확실하게 측정되고 가장 큰 우주 상부 구조"를 확인했다고 발표했습니다. 은하, 은하단, 암흑물질로 엮인 이 거대괴수의 이름은 "키푸(Quipu)"입니다. 그 규모는 너무 커서 우주 공간을 따라 약 14억 광년에 걸쳐 뻗어 있으며, 공식적으로 알려진 우주에서 가장 큰 구조에 대한 기록을 깨뜨렸습니다.
이 연구는 막스 플랑크 외계 물리학 연구소와 독일의 막스 플랑크 물리학 연구소가 주도했으며 스페인과 남아프리카의 과학자들과 협력하여 완료되었습니다. ROSAT X선 위성이 그린 하늘을 가로지르는 은하단의 분포 지도를 분석함으로써 그들은 이 상부 구조의 3차원 분포를 점차적으로 고정하고 재구성했습니다.
프로젝트 리더인 한스 베를링거(Hans Berlinger)는 지구로부터 약 4억 1600만~8억 2600만 광년 떨어진 구형 껍질 지역에서 은하단의 분포를 관찰하면 북쪽 하늘의 고위도에서 남쪽 하늘 가장자리에 가깝게 뻗어 있는 거대한 구조가 특히 눈길을 끌 것이라고 지적했다. 퀴푸입니다.
이 구조는 68개의 거대한 은하단으로 구성되어 있으며, 전체 질량은 약 2×1017 태양 질량입니다. 그 길이는 400메가파섹(약 14억 광년)을 넘고, 그 부피도 이전에 유명했던 '슬론 만리장성'(약 11억 광년)을 크게 웃돈다.
이 발견은 ROSAT 위성의 기본 작업과 분리될 수 없습니다. 전천 X선 조사를 완료한 최초의 위성인 ROSAT는 1990년부터 고해상도 X선 망원경으로 하늘 전체를 스캔하여 은하단 사이의 뜨거운 가스에서 방출되는 고에너지 방사선을 기록하고 과학자들을 위한 은하단의 상세한 카탈로그를 구축했습니다.
이후 수십 년 동안 주요 관측소에서 이러한 은하단의 거리를 계속 측정함에 따라 연구팀은 보다 정확한 물질의 3차원 분포 지도를 구축할 수 있었습니다. Quipu가 지구에서 10억 광년 이내에 지금까지 알려진 가장 큰 상부 구조로 확인된 것은 그러한 "우주 지도"에서였습니다.
연구 논문은 팽창률, 물질 밀도, 우주의 기하학 등 핵심 우주론적 매개변수를 정확하게 결정하기 위해서는 국지적 대규모 구조가 관측 데이터에 미치는 영향을 충분히 고려해야 한다고 강조합니다.
이러한 효과에는 대규모 중력장에 의한 우주 마이크로파 배경 복사의 미묘한 변형, 중력 렌즈를 통한 빛의 경로 굽힘, 대규모 물질 분포로 인한 "전체 흐름"으로 인한 허블 상수 측정의 변화가 포함되며, 후자는 최대 250메가파섹 떨어진 거대한 질량 농도에 의해 생성될 수 있습니다.
최근 작업에서 팀은 130~250메가파섹 범위의 하늘 전체에 걸쳐 대규모 구조물에 대한 최초의 체계적인 평가를 수행했습니다. 선택된 5개의 가장 중요한 상부구조물 중에서 Quipu는 길이와 질량 모두에서 1위를 차지했습니다.
연구에 따르면 이러한 유형의 상부 구조는 극히 드문 "특별한 경우"가 아닙니다. 이는 은하단의 약 45%, 은하단의 30%, 물질의 약 4분의 1을 수용하지만 우주 부피의 약 13%만을 차지합니다. 그들은 우주의 대규모 구조에서 매우 중요한 구성 요소입니다.
관측 결과에 따르면 이러한 상부구조 근처 은하의 공간 밀도는 고립된 은하단 환경보다 상당히 높다. 이는 대규모 중력 네트워크가 은하의 형성과 진화에 중요한 영향을 미친다는 것을 시사한다.
동시에, 현재 주류인 Λ-CDM(람다 차가운 암흑 물질) 우주 모델을 기반으로 한 수치 시뮬레이션도 Quipu와 유사한 대규모 구조를 제공하여 이 관찰에 대한 이론적 뒷받침을 제공하여 이 발견이 표준 우주론 프레임워크와 매우 일치함을 보여줍니다.
과학자들은 그러한 거대한 물질 구조가 우주 마이크로파 배경에 소위 "통합 삭스-워프 효과"의 흔적을 남겨야 한다고 지적합니다. 이는 시간이 지남에 따라 진화하는 중력 퍼텐셜 우물을 통과할 때 광자가 에너지의 미묘한 변화입니다.
연구팀은 플랑크 위성 데이터에서 이 신호를 검색한 결과 실제로 이론에서 예상되는 강도와 일치하는 징후를 발견했습니다. 그러나 무작위 변동 가능성을 완전히 배제하기에는 통계적 유의성이 충분하지 않아 후속 데이터의 보다 정확한 검증이 여전히 필요합니다.
연구에 참여한 Jon은 이러한 수정이 표면적으로 몇 퍼센트 포인트의 편차만을 가져오더라도 우주론적 관측의 정확성이 계속 향상됨에 따라 우주의 전반적인 본질에 대한 정밀한 특성화와 관련하여 미래에는 점점 더 중요해질 것이라고 강조했습니다.
즉, 우주를 '몇 퍼센트'의 정확도 수준으로 이해하기 위해서는 대규모 상부구조의 존재와 분포를 더 이상 단순히 무시할 수 없다는 것이다.
"키푸"라는 이름은 잉카 문명이 정보를 기록하기 위해 사용했던 매듭 시스템인 "매듭"에서 유래되었습니다. 우주의 상부 구조의 모양이 가지가 갈라진 끈이 있는 주 섬유와 비슷하기 때문입니다.
이 이름은 또한 많은 주요 거리 측정이 완료된 칠레의 유럽 남부 천문대에 경의를 표하는 것이며, 지역 박물관에 전시된 잉카 매듭 밧줄 유물도 어느 정도 이 우주 발견을 위한 역사적, 문화적 다리를 건설합니다.
연구원들은 이번 발견이 우주의 물질 분포를 지도화할 수 있는 새로운 "룰러"를 제공할 뿐만 아니라 우주론 모델을 테스트하고 다양한 환경에서 은하의 형성과 진화를 연구하기 위한 독특한 실험 분야를 제공한다고 지적했습니다.
Quipu와 같은 상부 구조는 우주에서 가장 큰 "우주 그물"이 배경 무대일 뿐만 아니라 오늘날 인류의 가장 정교한 우주 측정에 상당한 영향을 미쳐 우주의 운명과 기원에 대한 우리의 이해를 형성한다는 것을 보여줍니다.