수유-너머에 게시판에 "다음엇지"님이 오늘 올린 자료입니다.
좋은 자료 잘 설명해주신 "다음엇지"님께 감사드립니다.
아래는 다음엇지님의 글입니다.
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오늘 우주론 관점에서는 큰 헤드라인 뉴스가 있었습니다. 바로 WMAP 5년간의 측정 데이터 발표인데요. 강좌가 끝난 시점에서 강좌 게시판에 관심을 가져 주시는 분들이 별로 없을 것 같지만 참고 삼아서 올려 놓습니다.
WMAP는 윌킨슨 우주배경복사 비등방성 탐사(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)를 줄여 부르는 말로, 인공위성에 탑재된 정밀한 계측기를 통해 우리 우주의 태초의 모습을 우주 배경 복사를 통해 우주의 신비를 밝혀내는 현재 가장 강력한 실험중 하나입니다. 오늘 발표된 자료는 지난 5년간의 실험 데이터를 내놓은 것입니다. (이미 2년전 3년간의 실험 데이터를 기반으로 한 논문들이 화제가 되었었죠)
이러한 관측 사실을 바탕으로해서 현재 우리와 인과적으로 연결되어 있는 Local Patch 라고 부르는 부분우주가 팽창하고 있고 유명한 대폭발(Big Bang) 이론과 팽창(인플레이션 inflation)이론으로 설명이 되고 있는데요 이것이 20세기에 이루어 놓은 우주론에 대한 성과의 핵심입니다.
물론 '사실' 과 '말' 과의 논쟁 이야기가 또 나올 수 있는 부분인데요. '빅뱅'은 우리가 속한 부분우주의 팽창의 시작이었다는 사실에 대한 논의입니다. 제가 우리가 속한 우주를 부분우주(Local Patch)라고 쓴 것은 이런 의미입니다. '빅뱅'은 전체 우주의 시작을 의미하는 것은 아닙니다. 전체우주가 부분우주와 동일 할 수도 있고 전체우주가 부분우주보다 훨씬 큰 개념일 수는 있지만, 현대물리학의 교훈은 이것과 상관없이 현재 우리와 인과적으로 의미있는 물리학이 성립하는 곳이 바로 부분우주라는 것이죠. 이 윗 부분은 인식론적 철학이나 예술의 영역이라고 할 수 있겠습니다.
암튼, 새로운 우주 배경 복사 사진은 다음과 같습니다. 위의 3년간 데이터를 종합한 것과 비교해 보시면 얼마나 더 정밀해 졌는지 확인해 보실 수 있을 겁니다.
WMAP는 윌킨슨 우주배경복사 비등방성 탐사(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)를 줄여 부르는 말로, 인공위성에 탑재된 정밀한 계측기를 통해 우리 우주의 태초의 모습을 우주 배경 복사를 통해 우주의 신비를 밝혀내는 현재 가장 강력한 실험중 하나입니다. 오늘 발표된 자료는 지난 5년간의 실험 데이터를 내놓은 것입니다. (이미 2년전 3년간의 실험 데이터를 기반으로 한 논문들이 화제가 되었었죠)
이러한 관측 사실을 바탕으로해서 현재 우리와 인과적으로 연결되어 있는 Local Patch 라고 부르는 부분우주가 팽창하고 있고 유명한 대폭발(Big Bang) 이론과 팽창(인플레이션 inflation)이론으로 설명이 되고 있는데요 이것이 20세기에 이루어 놓은 우주론에 대한 성과의 핵심입니다.
물론 '사실' 과 '말' 과의 논쟁 이야기가 또 나올 수 있는 부분인데요. '빅뱅'은 우리가 속한 부분우주의 팽창의 시작이었다는 사실에 대한 논의입니다. 제가 우리가 속한 우주를 부분우주(Local Patch)라고 쓴 것은 이런 의미입니다. '빅뱅'은 전체 우주의 시작을 의미하는 것은 아닙니다. 전체우주가 부분우주와 동일 할 수도 있고 전체우주가 부분우주보다 훨씬 큰 개념일 수는 있지만, 현대물리학의 교훈은 이것과 상관없이 현재 우리와 인과적으로 의미있는 물리학이 성립하는 곳이 바로 부분우주라는 것이죠. 이 윗 부분은 인식론적 철학이나 예술의 영역이라고 할 수 있겠습니다.
암튼, 새로운 우주 배경 복사 사진은 다음과 같습니다. 위의 3년간 데이터를 종합한 것과 비교해 보시면 얼마나 더 정밀해 졌는지 확인해 보실 수 있을 겁니다.
그리고 온도 스펙트럼 그래프를 보세요 관측이 얼마나 이론과 정확하게 맞아떨어지는지 정말 놀랍지 않습니까?
우선 2년간의 정밀한 관측이 진행됨에 따라 정밀도가 높아져 오차가 엄청나게 줄어든 것을 볼 수 있습니다. 흔히 말하는 'Cosmological precision era'에 성큼 또 한 발작을 떼었습니다. 이번 결과로 부터 교정된 상수들 중에서 가장 궁금한 우주의 나이와 허블 상수는 다음과 같습니다.
물론 이 결과는 WMAP 뿐 아니라 수업시간에 배웠던 SuperNova Ia 로 부터 얻은 결과와 또 가장 중요한 증거 중의 하나인 BAO(Baryonic Acoustic Oscillation)의 결과를 종합한 것입니다.
우주의 나이는 137.3 억년에 +_1억 2천만년정도의 미소한 오차를 가지는 정확도를 갖게 되었습니다. 137억년보다는 조금 더 오래되었군요.
궁금해 하실지 모르지만 바리온(양성자, 중성자)의 밀도와 암흑물질의 밀도는 다음과 같습니다.
바리온 밀도 :
암흑물질 밀도 :
수업시간에 7가지 이벤트에 대해서 배우셨지요. 빅뱅 후에 약 백만년 되었을 때, 우주배경복사가 물질들과 분리되게 되는데요. 이번에 구해진 우주배경복사의 불투명도와 밀도 분산, 허블 상수를 이용해서 우주의 재이온화(reionization)이 일어난 시점을 계산해 보면 다음과 같습니다.
여담으로 이번 결과의 초미의 관심사는 바로 우주밀도장의 비정규성(nonGaussianity)였는데요. 아직 관측되지는 않았습니다. 이번 결과로 또 많은 인플레이션 모형들이 솎아질 것으로 보입니다. 라이헨바하의 인식론적인 측면에서 보면 보편력 제거의 원리(the principle of the elimination of universal forces)를 적용받게 된 것이겠죠.
아무튼 자세한 내용은 아래의 링크를 참고하세요. 5년째 데이터들을 이용한 논문들이 올라오고 있습니다.
우주론적인 결과 해석 논문은 "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation E. Komatsu, et.al., submitted" 입니다. 49장 정도 되는 논문입니다.
우주의 나이가 137 억년이라는 건 많이 들었지만 오차범위가 항상 궁금했어요.