우주 팽창 역사 측정 방식의 혁명: 3,628개 초신성 데이터 공개

새로운 데이터 세트의 등장

오늘, 획기적인 Type Ia 초신성 데이터 세트가 공개되어 우주론자들이 우주의 팽창 역사를 측정하는 방식에 일대 변혁을 가져올 것으로 기대됩니다. 캘리포니아 팔로마 천문대의 사무엘 오스친 망원경에 새로운 카메라를 장착하여 광범위한 하늘을 관측하는 즈비키 과도 현상 관측 시설(ZTF)의 일환으로, 랭커스터 대학교의 매튜 스미스 박사와 게오르기오스 디미트리아디스 박사는 ZTF의 멤버로 활동하고 있습니다.

 

 

 

Type Ia 초신성의 중요성

Type Ia 초신성은 백색 왜성이 수명을 다해 폭발하는 현상으로, 우주론자들은 이 현상을 이용하여 우주의 거리를 측정합니다. 초신성의 밝기를 비교함으로써, 더 멀리 있는 천체는 더 어둡게 보이는 원리를 활용합니다. ZTF 우주론 과학 워킹 그룹은 오늘 Astronomy & Astrophysics 저널의 특별호를 통해 3,628개의 Type Ia 초신성을 연구한 21개의 논문을 발표했습니다.

 

 

 

획기적인 데이터 세트의 의미

랭커스터 대학교의 천체 물리학자인 매튜 스미스 박사는 이번 데이터 공개가 초신성 우주론에 획기적인 전환점을 제공한다고 평가하며, 우주의 팽창과 초신성의 기본 물리학에 대한 새로운 발견의 문을 열어줄 것이라고 강조했습니다. 이번에 공개된 데이터 세트는 천체 물리학자들이 이용할 수 있는 가장 크고 균질한 데이터 세트입니다. Type Ia 초신성은 일반적인 은하에서 약 1,000년에 한 번 발생할 정도로 희귀하지만, ZTF의 심도 있는 관측 전략을 통해 연구자들은 밤마다 거의 4개의 초신성을 발견할 수 있습니다. ZTF는 불과 2년 반 만에 지난 30년간 우주론 연구를 위해 획득한 Type Ia 초신성의 수를 두 배로 늘린 약 3,000개에 달하는 데이터를 확보했습니다.

 

 

전 세계 전문가들의 협력

ZTF 우주론 과학 워킹 그룹의 책임자인 프랑스 리옹 2개 무한 연구소의 미카엘 리골 박사는 지난 5년간 전 세계 30명의 전문가들이 데이터를 수집, 정리, 분석해 왔으며, 이제 전체 학계에 이를 공개한다고 밝혔습니다. 그는 이 샘플이 크기와 균질성 면에서 매우 독특하여 초신성 우주론 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 예상하며, 이미 발표된 결과 외에도 많은 새로운 발견으로 이어질 것이라고 덧붙였습니다.

 

 

 

ZTF 카메라의 놀라운 성능

팔로마 천문대의 48인치 슈미트 망원경에 설치된 ZTF 카메라는 매일 북쪽 하늘 전체를 세 개의 광학 대역으로 스캔하며, 맨눈으로 볼 수 있는 가장 어두운 별보다 백만 배나 희미한 20.5등급까지 도달합니다. 이러한 감도 덕분에 ZTF는 지구로부터 15억 광년 이내의 거의 모든 초신성을 감지할 수 있습니다.

 

 

 

초신성 관측을 통한 우주 팽창 연구

연구의 공동 저자인 트리니티 칼리지 더블린의 케이트 맥과이어 교수는 ZTF의 빠르고 심도 있는 하늘 스캔 능 덕분에 폭발 후 며칠, 심지어 몇 시간 안에 여러 개의 초신성을 포착하여 초신성이 생을 마감하는 방식에 대한 새로운 제약을 제공한다고 말했습니다. 1990년대 후반, 약 100개의 초신성을 사용하여 우주 팽창 가속화 현상이 발견되었고, 이 공로로 2011년 노벨상이 수여되었습니다. 이후 우주론자들은 우주 전체에 반중력으로 작용하는 암흑 에너지로 인해 발생하는 이 가속화의 원인을 연구하고 있습니다. ZTF 설립 기관 중 하나인 스톡홀름 오스카 클라인 센터의 디렉터이자 1998년 우주 팽창 가속화를 발견한 팀의 일원인 아리엘 구바르 교수는 궁극적인 목표는 현대 물리학과 우주론의 가장 큰 질문 중 하나, 즉 우주의 대부분이 무엇으로 이루어져 있는지를 밝히는 것이며, 이를 위해 ZTF 초신성 데이터가 필요하다고 말했습니다.

 

 

Type Ia 초신성 연구의 새로운 방향

이 연구의 주요 결과 중 하나는 Type Ia 초신성이 이전에 예상했던 것보다 모은 환경의 함수로서 본질적으로 다양하며, 지금까지 가정했던 보정 메커니즘을 재검토해야 한다는 점입니다. 이는 우주의 팽창 역사를 측정하는 방식에 변화를 가져올 수 있으며, 현재 우주론 표준 모델에서 관측되는 편차에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 리골 박사는 이 크고 균질한 데이터 세트를 통해 전례 없는 수준의 정밀도와 정확성으로 Type Ia 초신성을 탐구할 수 있게 되었다고 말하며, 이는 우주론에서 Type Ia 초신성의 활용도를 높이고 현재 우주론의 편차가 새로운 기본 물리학 때문인지, 아니면 거리를 도출하는 방식의 알려지지 않은 문제 때문인지를 평가하는 데 중요한 단계라고 덧붙였습니다.