2dF 은하 적색편이 탐사
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1. 개요
2dF 은하 적색편이 탐사는 약 1500제곱도의 영역을 조사하여 은하의 북극과 남극 지역을 모두 포함하는 대규모 관측 프로젝트이다. 4미터 구경의 영국-호주 망원경과 2dF 장비를 사용하여 2도의 시야각으로 400개의 스펙트럼을 동시에 측정했으며, 총 382,323개의 물체에 대한 측광, 245,591개의 천체에 대한 스펙트럼을 얻었다. 주요 결과로 비상대론적 물질의 밀도 매개변수 측정, 중입자 음향 진동 감지, 중성미자 질량 합의 제한 등을 통해 표준 우주론적 모델을 확증했다. 또한, 근처 우주의 구조를 보여주는 3차원 재구성을 통해 슬론 장성과 같은 초은하단을 확인했다.
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| 2dF 은하 적색편이 탐사 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 조사 유형 | 유형 미확인 |
| 대상 | 대상 미확인 |
| 조직 | 조직 미확인 |
| 이름의 유래 | 이름의 유래 미확인 |
| 천문대 코드 | 천문대 코드 미확인 |
| 시작일 | 시작일 미확인 |
| 종료일 | 종료일 미확인 |
| 발표일 | 발표일 미확인 |
| 관측 | 관측 미확인 |
| 파장 | 파장 미확인 |
| 주파수 | 주파수 미확인 |
| 밴드 | 밴드 미확인 |
| 제품 | 제품 미확인 |
| 웹사이트 | 웹사이트 미확인 |
2. 탐사의 배경 및 목적
2dF 은하 적색편이 탐사는 은하좌표계의 북쪽과 남쪽 은하 극 지역을 중심으로 약 1500 제곱도에 달하는 넓은 영역을 조사한 대규모 천문학 프로젝트이다.[9][2] 탐사 명칭은 관측에 사용된 측량 장비의 시야각(field of view)이 2도라는 점에서 유래했다.
이 탐사는 5년에 걸쳐 총 272일간의 관측을 통해 진행되었으며,[11][3] 4미터 앵글로-오스트레일리아 망원경에 '''2dF 장비'''를 설치하여 이루어졌다. 2dF 장비는 망원경의 주 초점에 위치하며, 한 번에 2도 직경의 시야를 관측할 수 있다. 특히, 이 장비에는 각각 200개의 광섬유가 연결된 두 개의 분광기 뱅크가 장착되어 있어, 동시에 400개 천체의 스펙트럼을 얻는 효율적인 관측이 가능했다.
탐사 기간 동안 총 382,323개 천체에 대한 측광 정보가 수집되었고, 그중 245,591개 천체에 대해서는 스펙트럼 분석이 이루어졌다. 스펙트럼 분석 대상은 다음과 같다.[11][3]
탐사의 겉보기 등급 한계는 19.5등급으로 설정되어, 주로 적색편이 z=0.3 미만의 가까운 우주에 있는 천체들을 목표로 삼았다. 관측된 천체들의 적색편이 중앙값은 0.11이다. 이를 통해 조사된 우주의 부피는 약 108 ''h''−1 Mpc3 에 달하며, 여기서 ''h''는 허블 상수 ''H''0를 100 km/s/Mpc로 나눈 값이다 (''H''0 ≈ 70 km/s/Mpc).[11][3] 이 탐사에서 관측된 가장 먼 천체의 거리는 적색편이 기준으로 약 600 ''h''-1 Mpc에 해당한다.
2. 1. 기존 탐사와의 관계
2dF 탐사를 위해 선택된 관측 지역은 이전에 대규모 APM 은하 탐사에서도 조사되었다.[10] 조사된 영역의 적경은 양 영역에서 대략 75도, 적위는 남쪽 영역에서 약 7.5도, 북쪽 영역에서 약 15도에 달하였다. 남극대 근처에 있는 수백 개의 고립된 2도 필드도 조사되었다.3. 관측 장비 및 방법
이 탐사는 구경 4m의 영국-호주 망원경을 사용하여 수행되었으며, 망원경의 주 초점에는 '''2dF 장비'''가 설치되었다.[7] 이 장비는 한 번에 약 2도의 시야각(field of view)을 관측할 수 있었는데, 이는 탐사 명칭('2dF', 2 degree field)의 유래가 되었다.[6] 2dF 장비에는 200개의 광섬유가 각각 연결된 분광기 2개가 장착되어 있어, 동시에 400개 천체의 스펙트럼을 얻을 수 있었다.[7] 전체 관측은 5년에 걸쳐 총 272일 동안 진행되었다.[7]
3. 1. 관측 영역
2dF 은하 적색편이 탐사는 남북 양 은극 방향으로 약 1500 제곱도의 영역을 조사했다.[6] 탐사 명칭의 '2dF'는 관측 장치가 한 번에 촬영할 수 있는 시야(field of view)가 대략 2제곱도(2 degree field)인 것에서 유래했다.관측을 위해 선택된 영역은 이전에 수행되었던 대규모 APM 은하 탐사에서도 조사했던 지역이다.[6] 조사된 영역은 양 은극 방향에 대해 적경 75도 범위, 적위는 북은극 방향에서 7.5도, 남은극 방향에서 15도 범위를 포함했다. 이 외에도 남은극 주변에 수백 개의 고립된 2제곱도 영역이 추가로 관측되었다([https://web.archive.org/web/20070304232459/http://www2.aao.gov.au/~TDFgg/Public/Survey/Overview/img009.GIF 2dF 은하 적색편이 탐사 디자인] 참조. 그림에서 검은 원은 2dF 탐사 관측 영역, 붉은 격자선은 이전 APM 탐사 관측 영역을 나타낸다).
총 382,323개의 천체에 대해 측광이 이루어졌고, 그중 245,591개 천체에 대해서는 분광 관측이 수행되었다. 분광 관측된 천체 중 232,155개는 은하(이 중 221,414개는 양질의 스펙트럼 확보), 12,311개는 우리 은하계 내의 항성, 125개는 퀘이사였다.[7] 이 탐사를 위한 관측은 5년에 걸쳐 총 272일 동안 진행되었다.
탐사는 구경 3.8m의 앵글로-오스트레일리안 망원경의 주 초점에 '''2dF 장비'''를 설치하여 수행되었다. 이 장비는 200개의 광섬유를 갖춘 분광기 두 개를 장착하여, 동시에 400개 천체의 스펙트럼을 얻을 수 있었다.
탐사의 한계 등급은 19.5등급으로, 적색편이(z)가 0.3 미만인 대부분의 은하를 포함하며 관측된 천체들의 적색편이 중앙값은 0.11이다. 이 탐사가 다루는 우주의 부피는 약 108 ''h''-1 메가파섹3이다. 여기서 ''h''는 허블 상수 ''H''0를 100으로 나눈 값이며, ''H''0는 약 70 km/s/Mpc이다. 탐사에서 관측된 가장 큰 적색편이를 가진 천체까지의 거리는 600 ''h''-1 Mpc에 해당한다.
3. 2. 관측 대상
2dF 은하 적색편이 탐사는 남북 양 은하 극 방향으로 약 1500 제곱도의 영역을 조사했다.[6] 탐사 명칭은 관측 장비의 시야각(Field of View)이 약 2도인 것에서 유래했다.관측 영역은 이전에 수행된 대규모 APM 은하 탐사에서도 조사된 곳이었다.[6] 조사된 영역의 적경 범위는 양 은극 방향 모두 약 75도였으며, 적위 범위는 북은극 방향에서 약 7.5도, 남은극 방향에서 약 15도였다. 이 외에도 남은극 주변의 수백 개 영역이 추가로 조사되었다([https://web.archive.org/web/20070304232459/http://www2.aao.gov.au/~TDFgg/Public/Survey/Overview/img009.GIF 2dF 및 APM 탐사 영역 비교 그림] 참조).
탐사를 통해 수집된 데이터는 다음과 같다.
| 구분 | 개수 |
|---|---|
| 측광 관측 대상 | 382,323개 |
| 분광 관측 대상 | 245,591개 |
| 확인된 은하 | 232,155개 (이 중 221,414개는 양질의 스펙트럼 확보) |
| 확인된 항성 | 12,311개 |
| 확인된 퀘이사 | 125개 |
이 탐사는 구경 4m의 영국-호주 망원경을 사용했으며, 망원경의 주 초점에는 '''2dF 장비'''가 설치되었다. 이 장비는 한 번에 2도 시야를 관측할 수 있었고, 200개의 광섬유가 장착된 분광기 2개를 갖추어 동시에 400개의 스펙트럼을 얻을 수 있었다.
탐사의 한계 등급은 19.5로, 적색편이 z = 0.3 미만에 있는 대부분의 천체를 포함했다. 관측된 천체들의 적색편이 중앙값은 0.11이었다. 이 탐사가 관측한 우주의 부피는 약 108 ''h''−1 메가파섹3이며, 여기서 ''h''는 허블 상수 ''H''0를 100으로 나눈 값이다 (''H''0 ≈ 70 km/s/Mpc). 관측된 가장 먼 천체의 적색편이는 거리로 환산하면 약 600 ''h''-1 Mpc에 해당한다.
4. 주요 연구 결과
2dF 은하 적색편이 탐사를 통해 우주론 분야에서 얻어진 주요 결과는 다음과 같다.
- 비상대론적 물질 (중입자, 암흑 물질, 중성미자 포함)의 밀도 매개변수 측정
- 중입자 음향 진동(BAO)의 검출 및 이를 통한 중입자와 암흑 물질 밀도 관계 규명[12]
- 세 종류 중성미자의 총 질량 상한 설정(1.8 eV) 및 암흑 물질에 대한 기여도 제한
이러한 결과들은 WMAP 등 다른 독립적인 관측 결과와 잘 일치하며, 현재 표준 우주론 모형으로 받아들여지는 ΛCDM 모형을 강력하게 뒷받침한다.
또한, 이 탐사는 우리 은하 주변의 우주 환경에 대한 이해를 높이는 데 기여했으며, 우주 거대 구조 연구에도 중요한 데이터를 제공했다. 예를 들어, 현재까지 알려진 가장 큰 우주 구조 중 하나인 슬론 장성과 같은 여러 초은하단을 관측했다.[12] (참고: Huge-LQG)
4. 1. 우주론적 매개변수 측정
2dF 탐사를 통해 우주론 분야에서 얻은 주요 결과는 다음과 같다.- 비상대론적 물질(중입자, 암흑 물질, 질량이 있는 중성미자)의 밀도 매개변수 측정.
- 중입자 음향 진동의 감지 및 이를 통한 중입자 물질과 암흑 물질 밀도 사이의 관계 규명.
- 세 종류의 중성미자 질량 합 상한을 1.8 eV로 설정하고, 암흑 물질에 대한 중성미자의 기여도를 제한함.
이러한 결과들은 WMAP 등 다른 실험의 측정 결과와 일치하며, 표준 우주론 모델을 확증한다.
또한 2dF 탐사는 우리 은하 주변의 우주 환경에 대한 독특한 시각을 제공한다. 오른쪽 그림은 탐사 내부 영역을 3차원으로 재구성한 것으로, 가까운 우주의 거대 구조를 인상적으로 보여준다. 현재까지 알려진 우주에서 가장 큰 구조 중 하나인 슬론 장성[12]과 같은 여러 초은하단들이 이 탐사를 통해 관측되었다. (참고: Huge-LQG)
4. 2. 중입자 음향 진동(BAO) 검출
2dF 은하 적색편이 탐사는 물리 우주론 분야에서 중요한 성과를 거두었는데, 그중 하나가 바로 중입자 음향 진동(BAO, Baryon Acoustic Oscillations)을 성공적으로 검출한 것이다.[12] 이 발견은 우주의 거대 구조 형성을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.BAO의 검출을 통해 중입자 물질과 암흑 물질의 밀도 사이의 관계를 구체적으로 파악할 수 있게 되었다. 이는 우주의 구성 성분 비율을 추정하고 우주의 팽창 역사를 연구하는 데 핵심적인 정보가 된다.
2dF 탐사에서 얻어진 BAO 관련 결과들은 WMAP 위성 등 다른 독립적인 관측 실험 결과와도 잘 일치한다. 이러한 일치는 현재 우주론의 표준 모형으로 받아들여지는 람다-CDM 모형의 예측과 부합하며, 이 모형의 정당성을 강력하게 뒷받침한다.
4. 3. 중성미자 질량 제한
2dF 탐사는 우주론 연구에 기여하여, 세 종류의 중성미자 질량 합의 상한선을 1.8 eV로 설정했다. 이는 암흑 물질에 대한 무거운 중성미자의 기여도를 제한하는 중요한 결과이다. 이러한 결과는 WMAP과 같은 다른 실험 결과와 일치하며, 표준 우주론 모형을 뒷받침한다.5. 추가 연구 및 의의
2dF 조사는 물리 우주론 분야에서 중요한 여러 결과를 도출했다. 주요 성과는 다음과 같다.
- 비상대론적 물질(중입자 물질 + 암흑 물질 + 거대 중성미자)의 밀도 매개변수 측정.
- 중입자 음향 진동의 감지 및 이를 통한 중입자 물질과 암흑 물질 밀도 사이의 관계 규명.
- 세 종류의 중성미자 질량 합의 상한선을 1.8 eV로 설정하고, 암흑 물질에 대한 거대 중성미자의 기여도 제한.
이러한 결과들은 WMAP과 같은 다른 실험 결과들과 잘 일치하며, 현재 우주론의 표준 모델인 ΛCDM 모형을 강력하게 뒷받침하는 중요한 근거가 되었다.
5. 1. 근처 우주의 구조
2dF 탐사는 우리 지역 우주 환경에 대한 독특한 시각을 제공한다. 탐사 내부 부분을 3차원으로 재구성한 모습(오른쪽 그림)은 가까운 우주의 우주 구조를 인상적으로 보여준다. 이를 통해 여러 초은하단을 볼 수 있는데, 대표적인 예로 슬론 장성이 있다. 슬론 장성은 현재까지 알려진 우주에서 가장 큰 구조물 중 하나이다.[12] (Huge-LQG 참고).
참조
[1]
웹사이트
Final Status of Survey Observations
http://www2.aao.gov.[...]
2007-03-04
[2]
웹사이트
2dFGRS − An Introduction
http://www2.aao.gov.[...]
2007-03-04
[3]
웹사이트
2dFGRS Summary Statistics
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[4]
웹사이트
Largest structure in universe discovered
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Fox News
2013-01-11
[5]
웹사이트
Final Status of Survey Observations
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[6]
웹사이트
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[7]
웹사이트
2dFGRS Summary Statistics
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[8]
웹사이트
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[9]
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[11]
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[12]
웹인용
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http://www.foxnews.c[...]
Fox News
2013-01-11
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