.Dark Matter Discrepancy: A Cosmic Conundrum in the Standard Cosmological Model
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.Dark Matter Discrepancy: A Cosmic Conundrum in the Standard Cosmological Model
암흑 물질 불일치: 표준 우주 모델의 우주 수수께끼
주제:천체물리학우주론암흑 물질카블리 연구소 KAVLI IPMU 작성 2023년 7월 6일 추상천체물리 암흑물질 우주론
-천체물리학자와 우주론자로 구성된 국제 팀은 우주의 암흑 물질의 "덩어리"(S8 값)가 0.76이라고 제안하는 5개의 논문을 제출했습니다. 이 수치는 다른 중력 렌즈 조사와 일치하지만 우주 마이크로파 배경에서 파생된 0.83 값과는 일치하지 않습니다. 국제 과학자 팀은 고급 기술과 Hyper Supreme-Cam을 사용하여 암흑 물질의 "덩어리"를 연구하여 우주 마이크로파 배경의 0.83 값과 충돌하는 0.76의 S8 값을 찾았습니다.
이러한 불일치는 측정 오류 또는 불완전한 표준 우주론 모델을 나타낼 수 있습니다. Kavli IPMU(Kavli IPMU)를 비롯한 다양한 기관의 천체물리학자 및 우주론자로 구성된 국제 팀이 우주 암흑 물질의 "덩어리" 값을 측정하는 5개의 논문 세트를 제출 했습니다 .
- 우주론자들은 0.76의 S 8 로, 다른 중력렌즈 조사에서 비교적 최근 우주를 관찰하면서 발견한 값과 일치하지만, 우주 마이크로파 배경에서 파생된 0.83 값과는 일치하지 않습니다. 우주의 나이가 약 380,000년이었을 때 기원. 그들의 결과는 arXiv 에 사전 인쇄 논문으로 업로드되었습니다 .
-이 두 값 사이의 차이는 작지만, 점점 더 많은 연구가 두 값 각각을 확인함에 따라 우연한 것으로 보이지 않습니다. 이 두 가지 측정 중 하나에 아직 인식되지 않은 오류나 오류가 있거나 표준 우주 모델이 흥미로운 방식으로 불완전할 가능성이 있습니다. 암흑 에너지와 암흑 물질은 오늘날 우리가 보는 우주의 95%를 차지하지만, 암흑 에너지와 암흑 물질이 실제로 무엇이며 우주 역사에서 어떻게 진화했는지에 대해서는 거의 이해하지 못하고 있습니다.
암흑 물질 덩어리는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예측한 현상인 약한 중력 렌즈 현상을 통해 먼 은하계의 빛을 왜곡시킵니다.
HSC SSP 예제 이미지 그림 1: HSC-SSP로 얻은 이미지의 예. 크레딧: HSC-SSP 프로젝트 및 NAOJ
“이 왜곡은 정말 아주 작은 효과입니다. 단일 은하의 모양이 감지할 수 없을 정도로 왜곡됩니다. 그러나 수백만 개의 은하에 대한 측정을 결합하면 상당히 높은 정밀도로 왜곡을 측정할 수 있습니다.”라고 Kavli IPMU Masahiro Takada 교수가 말했습니다. 표준 모델은 우주의 팽창률, 암흑 물질이 얼마나 뭉쳐 있는지에 대한 척도(S 8 ), 우주 구성 요소(물질, 암흑 물질 및 암흑 물질)의 상대적 기여도 등 소수의 숫자로만 정의됩니다. 에너지), 우주의 전체 밀도, 큰 규모의 우주 덩어리가 작은 규모의 덩어리와 어떻게 관련되는지 설명하는 기술적인 양입니다.
우주론자들은 우주 마이크로파 배경의 요동을 관찰하거나 우주의 팽창 역사를 모델링하거나 비교적 최근 과거 우주의 덩어리를 측정하는 등 다양한 방식으로 이 수치를 제한함으로써 이 모델을 시험하기를 열망하고 있습니다. Kavli IPMU, 도쿄 대학, 나고야 대학 , 프린스턴 대학 , 일본과 대만의 천문학 공동체 의 천문학자들이 이끄는 팀은 지난 1년 동안 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 가장 파악하기 어려운 물질인 암흑 물질의 비밀을 밝혀냈습니다. Hyper Supreme-Cam 조사의 처음 3년 동안의 데이터. 이 조사의 관측은 세계에서 가장 강력한 천문 카메라 중 하나인 하와이 마우나케아 정상에 있는 스바루 망원경에 장착된 하이퍼 수프라임 캠(HSC)을 사용했습니다.
Subaru HSC 3년차 결과 그림 2: HSC-SSP 3년차 데이터의 S8 매개변수 측정 결과. 차트는 HSC-SSP 3년차 데이터의 서로 다른 부분을 사용하거나 HSC-SSP 3년차 데이터를 다른 데이터와 결합한 네 가지 방법의 결과를 보여줍니다. 비교를 위해 "Planck CMB"는 Planck 위성의 우주 마이크로파 배경 데이터에서 S8에 대한 측정 결과를 보여줍니다. "기타 약한 렌즈 효과"는 DES(Dark Energy Survey) 및 KiDS(Kilo-Degree Survey) 데이터를 기반으로 한 유사한 약한 렌즈 효과 측정 결과를 보여줍니다. 크레딧: Kavli IPMU
데이터 숨기기 및 밝히기
팀은 "맹검 분석"을 수행했습니다. “과학자도 인간이고 선호도가 있습니다. 누군가는 근본적으로 새로운 것을 찾고 싶어하는 반면, 누군가는 예상한 결과와 일치하는 결과를 발견하면 편안함을 느낄 수 있습니다. 과학자들은 끝까지 결과를 알리지 않고 분석을 진행하지 않으면 아무리 조심해도 편향될 것을 알 정도로 자각하게 됐다”고 말했다.
입자와 우주(KMI) 부교수 Hironao Miyatake. 이러한 편견으로부터 결과를 보호하기 위해 HSC 팀은 몇 달 동안 자신과 동료에게 결과를 숨겼습니다. 팀은 추가 난독화 레이어를 추가했습니다. 세 가지 다른 은하계 카탈로그(하나는 진짜이고 두 개는 무작위 값으로 상쇄된 숫자 값이 있는 가짜)에 대한 분석을 실행했습니다. 분석팀은 그 중 어느 것이 진짜인지 알 수 없었기 때문에 누군가 실수로 값을 본 경우에도 결과가 실제 카탈로그를 기반으로 한 것인지 여부를 알 수 없었습니다. 팀은 블라인드 분석에 1년을 보냈습니다. 2022년 12월 3일, 팀은 일본에서는 토요일 아침, 프린스턴에서는 금요일 저녁에 "눈가림 해제"를 위해 Zoom에 모였습니다. 팀은 데이터를 공개하고 플롯을 실행한 후 Takada에 따르면 데이터가 훌륭하다는 것을 즉시 확인했습니다. Kavli IPMU 대학원생인 Sunao Sugiyama는 “블라인드 분석이란 분석을 실행하는 동안 결과를 확인할 수 없다는 것을 의미하며 극도로 스트레스가 많았지만 최종 결과를 보는 순간 모든 불안이 사라졌습니다.”라고 말했습니다.
HSC-SSP에서 파생된 암흑 물질의 3차원 분포 그림 3: HSC-SSP에서 파생된 암흑 물질의 3D 분포 예. 이 지도는 1년차 자료를 이용하여 얻은 것이지만 본 연구에서는 그보다 3배 정도 넓은 하늘의 면적을 조사하였다. 크레딧: 도쿄 대학/NAOJ
세계 최대의 망원경 카메라를 이용한 대규모 조사 HSC는 세계에서 그 크기의 망원경으로 가장 큰 카메라입니다. 연구팀이 사용한 측량은 하늘의 약 420평방도, 즉 보름달 2000개에 해당합니다. 그것은 하나의 연속적인 하늘 덩어리가 아니라 각각 사람이 뻗은 주먹만한 크기의 6개의 서로 다른 조각으로 나뉩니다. 연구원들이 조사한 2,500만 개의 은하들은 너무 멀리 떨어져 있어서 이 은하들을 오늘날의 모습으로 보는 대신 HSC는 수십억 년 전의 모습을 기록했습니다. 이 은하들은 각각 수백억 개의 태양의 불꽃으로 빛나고 있지만 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 가장 희미한 별보다 2,500만 배나 더 희미합니다. 이 연구에 대한 자세한 내용은 Hyper Suprime-Cam으로 암흑 물질 측정으로 불일치 확인 을 참조하십시오 . 참조: "Hyper Suprime-Cam 3년차 결과: HSC 및 SDSS를 사용한 은하 클러스터링 및 약한 렌즈의 우주론"
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메모 230709_0941,1225 나의 사고실험 oms 스토리텔링
암흑물질이나 에너지가 '분포도를 가졌다'는 뜻은 '샘플링 oms.outside.vix,smola가 존재한다'는 함의이다. dark matter 덩어리의 왜곡은 아주 작은 효과로써, 단일 은하의 모양이 감지할 수 없을 정도로 왜곡되나, 수백만 개의 은하에 대한 측정을 결합하면 상당히 높은 정밀도로 중력의 영향으로 시공간의 왜곡을 outside 밖에서 oms=1의 값으로 측정할 수 있다. 허허.
다른 관점에서 보면, dedekind cut에 의한 oms의 2D, 3D, – N차원 절단의 수로 암흑물질이 in/out side구분이 없이 oms에서 색상 구분으로 처리될 수 있다. 허허.
Dedekid cut 내부에 n_th가 oms의 존재함을 샘플링 oms.vix.a(n!)로 입증 되었다. 이 unit은 샘플링 oss.base의 vix.blackhole의 질량을 태양질량의 수천억 배로 늘릴 수 있음을 암시했다. 이는 빅뱅사건이 우주초기에 어떻게 그렇게 거대한 블랙홀이 등장할 수 있는지에 대한 수숫께기에 답을 cut.inside.oms의 잠재적 노출이 설명해준다. 허허.
그리고 더 중요한 사실은 oms.demensin이 oss.base의 '배경일 수 있다'는 암시를 샘플링 qoms의 차원적 중첩성이 암시한다. 허허.
- “This distortion is really a very small effect. The shape of a single galaxy is distorted beyond detection. However, combining measurements on millions of galaxies makes it possible to measure the distortion with a fairly high precision,” said Professor Masahiro Takada of Kavli IPMU. The Standard Model is defined by only a handful of numbers: the expansion rate of the universe, a measure of how dense dark matter is (S 8 ), and the relative contributions of the universe's components (matter, dark matter, and dark matter). energy), the overall density of the universe, a descriptive quantity that describes how large-scale chunks of the universe relate to smaller-scale chunks.
-Three-dimensional distribution of dark matter derived from HSC-SSP Figure 3: 3D distribution of dark matter derived from HSC-SSP
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memo 230709_0941,1225 my thought experiment oms storytelling
The meaning that dark matter or energy 'has a distribution' means that 'sampling oms.outside.vix,smola exists'. The distortion of a clump of dark matter is a very small effect, distorting the shape of a single galaxy beyond perceptibility, but combining measurements of millions of galaxies results in a distortion of space-time due to gravitational effects with a fairly high degree of precision, oms=1 can be measured as a value of haha.
It is proven by sampling oms.vix.a(n!) that n_th is the presence of oms inside the Dedekid cut. This unit implies that the mass of vix.blackhole in the sampling oss.base can be multiplied by hundreds of billions of solar masses. This potential exposure of cut.inside.oms answers the mystery of how the Big Bang event could have created such a massive black hole in the early universe. haha.And more importantly, the dimensional overlap of sampling qoms implies that oms.demensin 'may be the background' of oss.base. haha.
From another point of view, the number of 2D, 3D, -N-dimensional cuts of oms by dedekind cut allows dark matter to be processed as color-coded in oms without distinction of in/out side. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Nature’s Chaos That Powers Life: MIT Chemists Discover Why Photosynthetic Light-Harvesting Is So Efficient
생명을 움직이는 자연의 혼돈: MIT 화학자들, 광합성 빛 수확이 왜 그렇게 효율적인지 발견
주제:박테리아와 함께나노기술광합성인기 있는 2023년 7월 5일 효율적인 광합성 빛 수확 MIT 화학자들은 처음으로 광합성 집광 단백질 사이의 에너지 전달을 측정하여 집광 단백질의 무질서한 배열이 에너지 전달 효율을 높인다는 사실을 발견했습니다. 크레딧: 연구원 제공
-집광 복합체에서 단백질의 무질서한 배열은 극도의 효율성의 핵심입니다. MIT 연구원들은 집광 복합체에서 단백질의 무질서한 배열이 에너지 전달 효율을 향상시켜 질서 있는 구조가 더 효율적이라는 가정을 폭로한다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 이러한 혼란스러운 배열이 우연이 아니라 효율성 극대화를 위한 의도적인 진화일 수 있음을 시사합니다.
-광합성 세포가 태양으로부터 빛을 흡수할 때 광자라고 하는 에너지 패킷이 광합성 반응 센터에 도달할 때까지 일련의 집광 단백질 사이를 도약합니다. 그곳에서 세포는 에너지를 전자로 변환하여 결국 설탕 분자 생산에 동력을 공급합니다. 집광 복합체를 통한 이러한 에너지 전달은 매우 높은 효율로 발생합니다. 흡수된 거의 모든 빛의 광자는 거의 단일 양자 효율로 알려진 현상인 전자를 생성합니다.
MIT 화학자들의 새로운 연구는 안테나라고도 불리는 집광 복합체의 단백질이 어떻게 높은 효율을 달성하는지에 대한 잠재적인 설명을 제공합니다. 연구자들은 처음으로 빛을 수확하는 단백질 사이의 에너지 전달을 측정할 수 있었고, 이를 통해 이러한 단백질의 무질서한 배열이 에너지 전달의 효율성을 높인다는 사실을 발견할 수 있었습니다. “그 안테나가 작동하려면 장거리 에너지 변환이 필요합니다.
-우리의 주요 발견은 빛을 수확하는 단백질의 무질서한 조직이 장거리 에너지 변환의 효율성을 향상시킨다는 것입니다. MIT 박사후 연구원인 Dihao Wang과 Dvir Harris, 전 MIT 대학원생인 Olivia Fiebig PhD '22는 이번 주 Proceedings of the National Academy of Sciences 에 게재된 논문의 주요 저자입니다 . MIT 화학과 교수인 Jianshu Cao도 이 논문의 저자입니다. 에너지 캡처 이 연구를 위해 MIT 팀은 산소가 부족한 수생 환경에서 종종 발견되고 일반적으로 광합성 빛 수확 연구의 모델로 사용되는 보라색 박테리아에 초점을 맞췄습니다.
이 세포 내에서 포획된 광자는 단백질과 엽록소와 같은 빛을 흡수하는 색소로 구성된 집광 복합체를 통해 이동합니다. 극도로 짧은 레이저 펄스를 사용하여 펨토초에서 나노초 단위로 발생하는 이벤트를 연구하는 기술인 초고속 분광법을 사용하여 과학자들은 이러한 단백질 중 하나 내에서 에너지가 어떻게 움직이는지 연구할 수 있었습니다. 그러나 이러한 단백질 사이에서 에너지가 어떻게 이동하는지 연구하는 것은 제어된 방식으로 여러 단백질을 배치해야 하기 때문에 훨씬 더 어려운 것으로 입증되었습니다. 두 단백질 사이에서 에너지가 어떻게 이동하는지 측정할 수 있는 실험 설정을 만들기 위해 MIT 팀은 자연적으로 발생하는 세포막과 유사한 조성을 가진 합성 나노스케일 막을 설계했습니다.
나노디스크로 알려진 이 막의 크기를 제어함으로써 그들은 디스크 내에 내장된 두 단백질 사이의 거리를 제어할 수 있었습니다. 이 연구를 위해 연구원들은 LH2와 LH3로 알려진 보라색 박테리아에서 발견되는 두 가지 버전의 1차 집광 단백질을 나노디스크에 삽입했습니다. LH2는 정상적인 빛 조건에서 존재하는 단백질이고, LH3는 일반적으로 낮은 빛 조건에서만 발현되는 변이체입니다. MIT.nano 시설의 극저온 전자 현미경을 사용하여 연구원들은 막에 내장된 단백질을 이미지화하고 원래 막에서 볼 수 있는 것과 유사한 거리에 위치했음을 보여줄 수 있었습니다. 그들은 또한 2.5~3나노미터 규모의 집광 단백질 사이의 거리를 측정할 수 있었습니다. 무질서가 더 낫다 LH2와 LH3는 약간 다른 파장의 빛을 흡수하기 때문에 초고속 분광법을 사용하여 이들 사이의 에너지 전달을 관찰할 수 있습니다. 밀접하게 간격을 둔 단백질의 경우 연구원들은 에너지 광자가 그들 사이를 이동하는 데 약 6피코초가 걸린다는 것을 발견했습니다. 더 멀리 떨어져 있는 단백질의 경우 전송에 최대 15피코초가 걸립니다. 더 빠른 여행은 더 효율적인 에너지 전달로 이어집니다. 여행이 오래 걸릴수록 전달 중에 더 많은 에너지가 손실되기 때문입니다.
Schlau-Cohen은 "광자가 흡수되면 비방사 붕괴와 같은 원치 않는 프로세스를 통해 에너지가 손실되기까지 시간이 너무 오래 걸리므로 더 빨리 변환될수록 더 효율적입니다"라고 말했습니다. 연구진은 또한 격자 구조로 배열된 단백질이 일반적으로 살아있는 세포에서처럼 무작위로 조직된 구조로 배열된 단백질보다 에너지 전달 효율이 낮다는 사실을 발견했다. “정렬된 조직은 생물학의 무질서한 조직보다 실제로 덜 효율적입니다. 생물학은 무질서한 경향이 있기 때문에 우리는 정말 흥미롭다고 생각합니다. 이 발견은 그것이 생물학의 불가피한 단점일 뿐만 아니라 유기체가 그것을 이용하도록 진화했을 수도 있다는 것을 말해줍니다.”라고 Schlau-Cohen은 말합니다. 이제 단백질 간 에너지 전달을 측정할 수 있는 능력을 확립했기 때문에 연구진은 더듬이의 단백질과 반응 센터의 단백질 간의 전달과 같은 다른 단백질 간의 에너지 전달을 탐구할 계획입니다. 그들은 또한 녹색 식물과 같은 보라색 박테리아 이외의 유기체에서 발견되는 안테나 단백질 간의 에너지 전달을 연구할 계획입니다.
참조: Dihao Wang, Olivia C. Fiebig, Dvir Harris, Hila Toporik, Yi Ji, Chern Chuang, Muath Nairat, Ashley L. Tong, John I. Ogren, Stephanie M. Hart, Jianshu Cao, James N. Sturgis, Yuval Mazor 및 Gabriela S. Schlau-Cohen, 2023년 7월 3일, 국립 과학 아카데미 회보 . DOI: 10.1073/pnas.2220477120 이 연구는 주로 미국 에너지부가 자금을 지원했습니다.
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