중력렌즈와 암흑물질

우주의 구성

  • 바리온 4.9%
  • 암흑물질 26.8%
  • 암흑에너지 68.3%

암흑물질의 발견

  • 은하회전속도 관측(베라 루빈)
  • 회전속도가 편평함(은하원반의 케플러리안 + 헤일로의 중성수소)
  • 은하 바깥쪽에 엄청난 중력원이 있다는 결론
  • 암흑물질의 증거
  • 바리온은 은하 중심에 있는데 왜 암흑물질은 바깥까지 퍼져있나?
  • 바리온은 서로 상호작용하나 암흑물질은 weakly 상호작용.
  • WIMP(Weakly Interactive Massive Particle) 이게 뭔지 찾는 건 입자물리의 일
  • weakly interactive = cold. WIMP = cold dark matter paradigm

암흑물질의 증거

  1. 은하회전곡선
  2. 중력렌즈

중력렌즈

  • 중력에 의해 빛이 휜다
  • 에딩턴(1919년): 뉴턴의 예측보다 빛이 2배 더 휜다
    • 측정오차가 너무 컸기에 1960년대 이후 확증
  • 중력렌즈는 일반상대론에서 예측됨(1936년)
  • 프리츠 츠비키가 은하단을 중력렌즈의 원인으로 지목
  • 중력렌즈의 예시: 아인슈타인 십자가, 아인슈타인 고리
Einstein_cross.jpg Einstein_len.jpg
아인슈타인 십자가 아인슈타인 고리
  • 관찰자-렌즈-광원이 일직선이면 고리가 되고, 일직선이 아니면 호가 생긴다
  • strong lensing: 아인슈타인 십자가, 고리 따위의 명확한 것
  • weak lensing: 은하단 등이 렌즈일 때, 통계적으로 확인

아인슈타인 반경

참조

중력렌즈의 질량측정

  • 렌즈현상을 일으키기 위해 매우 큰 질량 필요
  • 은하단 빛의 양을 합하여 질량 계산
  • 중력렌즈를 통해 측정된 질량이 은하단에서 빛을 내는 물질의 총질량보다 매우 큼
    • 암흑물질의 존재 증거