[과학] 잃어버린 위성 은하 문제와 암흑 은하

beoped (72)in #kr-science • 7 years ago

현대 천문학의 난제 중 하나인
"잃어버린 위성 은하 문제"

영어로는 Missing Satellites Problem 혹은 Dwarf galaxy Problem 이라고 하는데

이는 소위 표준우주모형이라고 불리는 ΛCDM방법을 이용한
시뮬레이션 계산 추정치에 비해 우리은하 주변에서 발견되는 왜소 은하(Dwarf galaxy)의 수보다 터무니없이 (수십배 이상) 적다는 문제이다.

[크게는 왜소 은하보다는 위성 은하란 말을 쓴다. 참고로 이런 위성은하들은 표면밝기가 매우 어둡기에 지상관측만으로 찾기가 어렵다. 위성 은하는 말 그대로 거대한 은하 주변을 위성처럼 도는 그런 은하다. 이 거대한 은하를 host 은하라 부르기도 한다.

현재 알려진 위성 은하의 리스트는 36개로

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Andromeda%27s_satellite_galaxies

대표적으로 카시오페이아자리 왜소은하가 있다.

]

희한하지 않은가?
ΛCDM 은 오늘날 관측된 거의 모든 우주론적 데이터와 일치하는데 이 이론으로 하면 잃어버린 위성 문제가 해결되지 않는다니...

관측의 문제(?) 를 제외하고 크게 이 문제의 해결 방법으로 거론되는 것이 4가지가 있는데 내가 초점을 두고자 하는 것을 그 중 하나인 암흑 은하이다. 일단 4가지 방법이 뭐가 있는지 나열이나 한번 해 보자.

1 . Baryon

물질의 생성 과정 즉 바리온의 생성 과정에서 어떤 문제가 있었다고 추정
흠 바리온이라는 것은 qqq 로 이루어진 물질로 p, 나 n 즉 우리 주변의 양성자와 중성자가 그 예이다.

Baryonic physics 자체도 하나의 연구주제로 현상론에서 많이 다루고 있다.
가장 잘 알려진 것으로 GUT 에서는 Baryon number 가 보존되지 않는다는거

아무튼 빅뱅이 시작되고 물질이 만들어지는 과정 속에서 문제가 있을 것이다라고 보는 관점이다.

2 . Dark Matter

!!!!!
암흑물질

빛과 상호작용을 하지 않지만 질량을 가지는 신기한 물질!

우주의 22프로를 차지하는 그 물질!

!!!!!

3 . Gravitational force

엄밀한 의미에서의 3번은 Einstein equation 을 수정하는 것에서 시작하는데.....
넓은 의미에서 중력을 수정한다고 봐도 무방할 것 같다.

4 . Modification of background cosmology. i.e., Lambda CDM to something else.

사실 Lambda CDM 은 문제점이 많은 모델이긴 하다. 대표적인 예로 Flatness problem, horizon problem, monopole problem 이 있었고, 이를 해결하기 위해 inflation theory 를 다루었었다. 이러한 문제 말고도 Lambda CDM 자체는 6가지 parameter 를 가지고 여러가지 강한 가정을 하기에... 하지만 이런 가장 하에서 관측 데이터와 엄청난 정확성을 자랑하고 있어서 아직까지 많은 사람들이 이 이론을 사용하고 있다. (뭐 우리에게는 perturbation 이라는 강력한 도구가 있기에... )

아직까지도 이 문제는 정확하게 풀리지 않고있고, 물론 여러 가설들이 있다. 각각의 방법이 독립적인 것으로 보이지만 조금씩 서로 관계가 있기는 하다.

뭐 이번 포스팅의 제목에서도 알 수 있듯이 일단은 2번 암흑물질을 이용한 해법에 중심을 두고 진행해 보도록 하자.

이 암흑물질의 해법은 관측 값과 실험 값의 차이를 설명하는데 아주 유용하다.
암흑 물질 자체가 일단 그렇게 등장하지 않았는가 ㅋㅋㅋ

이 암흑 물질로 이루어진 은하가 바로 Dark Galaxy 로 천문학자들은 Dwarf galaxy 가 이런 암흑 은하가 아닐까 추측하고 있다. 즉 왜소 은하가 암흑물질로 이루어져 있어 관측으로는 질량이 없어 보이지만 실제로는 상당한 질량을 가지고 있다고 보는 것이다.

이러한 Dwarf galaxy 들은 우주에서 작고 오래됬기에 초기 우주 모습을 보여주는 중요한 지표가 될 것이라고 기대하고 있다.

암흑 물질, 암흑 에너지, 암흑 은하...

흠 암흑 우주도 있으려나? ㅋㅋㅋㅋ

암흑 은하의 후보군으로 크게 4가지가 있는데

HE0450-2958

HVC 127-41-330

Smith's Cloud

VIRGOHI21
--> ㅋㅋㅋ 이 발견은 MOND 를 사장시켰다 ㅋㅋㅋ
그리고 사실상 가장 강력한 후보!!!