우주 망원경은 암흑 물질과 암흑 에너지를 이해하기 위해 우주 전체를 스캔하고 있습니다.

이번 주말에 유럽 우주국(ESA)의 유클리드 임무가 시작되었습니다. 암흑 물질과 암흑 에너지의 신비를 밝히는 것을 목표로 하는 우주 망원경입니다. 1.2미터 망원경이 장착된 2.2톤 우주선은 SpaceX Falcon 9 로켓에 의해 우주로 들어 올려졌으며 현재 태양 주위를 공전하고 있습니다.

이 임무는 원래 프랑스령 기아나의 유럽 우주기지에서 러시아 소유즈 로켓을 사용하여 발사될 예정이었지만 러시아의 우크라이나 침공 이후 ESA와 러시아 간의 협력이 중단되었습니다. 대신 망원경은 플로리다의 케이프 커내버럴 우주군 기지에서 발사되어 7월 1일 토요일 오전 12시 11분(동부 표준시)에 발사되었습니다.

망원경은 James Webb 우주 망원경과 다른 우주 망원경이 사용하는 것과 동일한 궤도인 두 번째 라그랑주점인 L2라는 궤도로 향하고 있습니다. 이 궤도는 우주에 대한 매우 상세한 관찰을 수집하는 것을 목표로 하는 Euclid와 같은 임무에 특히 중요한 높은 안정성을 제공합니다.

유클리드는 4주 안에 2단계에 도달하고 10월 초쯤 과학적 관찰을 시작하기 전에 2개월 동안 준비해야 한다.

Euclid는 우주에 대한 넓고 깊은 조사를 수행하고 이미지를 결합하여 우주 지도를 만들어 두 가지 신비한 개념을 식별하는 데 도움을 줄 것입니다. 암흑 물질은 존재하는 모든 것의 약 27%를 구성하고 암흑 에너지는 우주의 68퍼센트. 우리가 관찰할 수 있는 모든 원자, 분자 및 물질 조각은 일반 또는 바리온 물질로 알려진 아주 작은 나머지 5%를 구성합니다.

우리는 은하의 움직임과 우주가 팽창하는 방식 때문에 암흑 물질과 암흑 에너지가 존재해야 한다는 것을 압니다. 그러나 암흑 물질은 빛과 상호 작용하지 않고 암흑 에너지는 미지의 에너지 형태이기 때문에 연구하기가 매우 어렵습니다. 따라서 그 증거를 찾으려면 매우 광범위하게 살펴볼 필요가 있습니다.

ESA의 유클리드 프로젝트 매니저인 주세페 라카(Giuseppe Racca)는 언론 브리핑에서 “우주론을 하고 우주 전체를 관찰하려면 대규모 조사를 해야 한다”고 설명했다. “그리고 Euclid는 매우 짧은 시간에 관측 가능한 우주의 대부분을 커버할 수 있는 광각 망원경을 특별히 설계했습니다.”

유클리드 망원경은 6년의 임무 동안 하늘의 36%를 조사할 것이며, 넓은 영역을 발견하기 위해 망원경은 매우 넓은 시야를 가지고 있습니다. 이것은 망원경으로 관측할 수 있는 하늘의 양을 말하며, 유클리드의 경우 시야는 달 크기의 2.5배입니다.

이를 예를 들어 달 크기의 1/12에 불과한 시야를 가진 허블 우주 망원경과 비교해 보십시오. 허블 망원경은 은하나 성운과 같은 것을 매우 자세하게 이미지화할 수 있지만 유클리드를 위해 하늘의 비슷한 영역을 스캔하는 데 약 1,000년이 걸릴 것입니다.

유클리드가 하늘의 3분의 1 이상을 조사한 이유가 궁금하다면 하늘의 다른 지역에서는 먼 은하를 볼 수 없기 때문입니다. 이 먼 물체는 가까운 별과 우리 내부의 먼지에 의해 가려지기 때문입니다. 은하.

Euclid는 가시광선 파장에서 작동하는 Visible 기기(VIS)와 근적외선에서 작동하는 근적외선 분광계 및 광도계(NISP)의 두 가지 기기를 갖게 됩니다. 이 두 파장을 커버함으로써 연구원들은 적색 편이된 은하를 볼 수 있습니다. 즉, 은하가 우리에게서 멀어짐에 따라 은하로부터 나오는 빛은 스펙트럼의 적색 끝을 향합니다.

두 장치의 관측을 결합하여 Euclid의 관측을 사용하여 우주에서 눈에 보이는 물질의 분포를 보여주는 3D 지도를 만들 수 있습니다.

그러나 암흑 물질은 눈에 보이지 않기 때문에 연구하기가 매우 어렵습니다. 직접 관찰할 수는 없지만 눈으로 볼 수 있는 물질의 분포를 보면 그 존재를 유추할 수 있다.

유클리드 프로젝트 과학자인 르네 로리그(René Lorig)는 “암흑 에너지와 암흑 물질은 관찰 가능한 우주에 있는 사물의 외관에 미치는 매우 미묘한 변화를 통해 자신을 드러냅니다.”라고 설명했습니다.

Euclid가 사용하는 암흑 에너지와 암흑 물질을 연구하는 두 가지 주요 방법은 약한 렌즈 효과와 은하 클러스터링입니다. 동일한 것을 조사하기 위해 두 가지 방법을 사용하면 연구자들이 서로에 대해 조사 결과를 확인할 수 있고 바라건대 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

중력 렌즈 효과는 은하나 은하단과 같은 매우 큰 물체의 중력이 시공간을 왜곡하여 돋보기처럼 작용하고 전경 물체 뒤에 있는 먼 물체에서 오는 빛을 변경하는 효과입니다.

이 렌즈 효과가 얼마나 강한지 확인함으로써 과학자들은 전경 물체의 질량을 계산할 수 있습니다. 그리고 이 계산된 질량을 전경 은하에 있는 눈에 보이는 물질의 질량과 비교할 수 있습니다. 계산된 질량과 관측된 질량 사이에 상당한 차이가 있는 경우 전경에 많은 양의 암흑 물질이 존재함을 나타냅니다.

은하 클러스터링이라는 또 다른 효과는 은하가 우주 전체에 걸쳐 3차원으로 어떻게 분포되어 있는지를 나타냅니다. 우주가 팽창함에 따라 은하들이 우리에게서 멀어지면서 적색편이가 발생합니다. 과학자들은 음향 바리온 진동이라는 현상을 사용하여 은하까지의 실제 거리를 적색편이와 비교할 수 있으며, 이것은 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지를 보여줄 수 있습니다. 이는 암흑 에너지와 직접적으로 관련이 있습니다.

결합된 이러한 방법은 우주론자들이 이전보다 암흑 물질과 암흑 에너지에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 될 것입니다. 데이터를 수집하기 위해 Euclid는 임무를 수행하는 동안 120억 개의 개체에서 약 백만 개의 이미지를 가져옵니다. 이를 통해 우리는 포착하기 어려운 현상을 감지하고 연구할 수 있으며 우리 주변의 우주 구성을 이해하는 데 한 걸음 더 가까워질 수 있습니다.

Lorigis는 “이것은 단순한 우주 망원경 그 이상입니다.”라고 말했습니다. “정말로 암흑 에너지 탐지기입니다.”