과학자들이 은하 주변에서 사라진 일반 물질을 찾아내다

천문학자들이 마침내 우주의 사라진 '일반' 물질을 찾아내 수십 년 된 우주 미스터리를 해결했습니다. 캐나다 수소 강도 매핑 실험(CHIME) 망원경의 관측을 이용하여 연구자들은 은하를 둘러싼 희미한 뜨거운 가스 구름을 식별했으며, 이는 오랫동안 발견되지 않았던 중입자 물질을 설명합니다. 양성자와 중성자로 구성된 이 일반 물질은 우주론 모델에 의해 예측되었지만 지금까지 예상된 양으로 직접 관측되지 않았습니다.

이 발견은 우주 구성에 대한 우리의 근본적인 이해에 영향을 미칩니다. 별, 행성, 생명체를 구성하는 중입자 물질은 우주의 약 5%만을 차지하며, 나머지는 암흑 물질과 암흑 에너지입니다. 그러나 그 작은 부분조차도 거의 절반이 별과 은하 조사에서 설명되지 않았습니다. 새로 발견된 가스 구름은 매우 희박하고 뜨겁고(약 100만 섭씨), 우리 은하와 같은 은하를 둘러싸고 있으며 가시적인 원반 너머로 멀리 확장됩니다.

이것이 중요한 이유는 중입자 물질이 은하 사이의 필라멘트 그물에 분포해야 한다는 표준 우주론 모델의 핵심 예측을 확인하기 때문입니다. 캐나다 브리티시컬럼비아에 위치한 CHIME 망원경은 먼 은하에서 오는 짧고 강력한 전파 펄스인 빠른 전파 폭발(FRB)을 관찰하여 사라진 물질을 감지했습니다. 이 FRB가 뜨거운 가스를 통과할 때, 그 신호는 특정 주파수에서 지연되어 가스의 존재와 밀도를 드러냅니다.

연구의 구체적인 수치로는 사라진 물질이 은하의 은하주변매질(CGM)에서 발견되었으며, 밀도는 이론적 예측과 일치합니다. 저널 네이처에 발표된 이 연구는 CHIME과 CHIME/FRB 프로젝트의 데이터를 사용했습니다. 연구팀은 13개의 FRB를 분석하여 경로를 따라 전자의 분포를 매핑했으며, CGM이 사라진 부분을 설명할 충분한 중입자를 포함하고 있음을 발견했습니다.

배경: 사라진 중입자에 대한 탐색은 20년 이상 계속되었습니다. 이전에 X선 및 자외선 관측을 사용한 시도는 국부 우주에서 예상 중입자의 절반만을 발견했습니다. 2017년에 가동을 시작한 CHIME 망원경은 중성 수소를 매핑하고 FRB를 감지하도록 설계되어 이 작업에 특히 적합했습니다.

다음 단계: 연구자들은 더 많은 FRB를 사용하여 측정을 개선하고 사라진 물질을 더 자세히 매핑할 계획입니다. 미래의 망원경인 평방 킬로미터 배열(SKA)은 이러한 발견을 더욱 확인하고 은하 진화에서 CGM의 역할을 탐구할 수 있습니다. 이 발견은 또한 우주의 대규모 구조와 은하 형성을 지배하는 과정을 연구하는 새로운 길을 열어줍니다.