.Anticipating future discoveries: Scientists explore nontrivial cosmic topology

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미래의 발견 기대: 과학자들은 사소하지 않은 우주 위상수학을 탐구합니다

What is the cosmic microwave background? | Space

작성자: Tejasri Gururaj, Phys.org 우주 마이크로파 배경 방사선의 지도. 출처: ESA 및 Planck Collaboration. noirlab.edu/public/images/CMB.MAY 13, 2024

새로운 PRL ( Physical Review Letters ) 연구에서 과학자들은 우주 마이크로파 배경(CMB)에서 볼 수 있는 일부 이상 현상을 설명하기 위해 우주에서 사소하지 않거나 이국적인 위상의 가능성을 탐구합니다. 양자역학 과 일반상대성 이론 에 기초한 우리의 우주론적 모델은 대부분의 목적에서 평평한 것으로 간주되는 물질과 에너지의 영향을 받는 우주의 기하학을 다루고 있습니다. 그러나 우주 자체의 토폴로지 에 대해서는 아무 말도 하지 않습니다 .

우주가 무한한지, 루프가 있는지 등에 대해서는 언급하지 않습니다. PRL 연구는 우주의 이러한 측면과 현재 모델과 데이터가 이러한 이색적이거나 중요하지 않은 토폴로지의 존재를 허용하는지 여부에 중점을 둡니다. 이 연구는 국제적인 과학자 팀으로 구성된 COMPACT 협력의 일환으로 수행됩니다. 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 미국 오하이오주 Case Western Reserve University의 Glenn D. Starkman 교수는 Phys.org에 팀 작업에 대해 이야기했습니다. 그는 이 연구를 추구하게 된 동기에 대해 "우주가 '흥미로운' 토폴로지를 가질 가능성은 전적으로 우리 물리학의 표준 모델 내에 있지만 그럼에도 불구하고 일반적으로 이국적이라고 간주됩니다"라고 말했습니다.

"나는 다른 방향으로만 보면 우리 우주에 대한 특별한 발견을 놓칠까 봐 오랫동안 걱정해 왔습니다. 그러는 동안 우주가 '통계적으로 등방성'이 아니라는, 즉 물리학이 모든 방향에서 동일하다는 증거가 늘어나고 있습니다. 토폴로지는 이방성이 우리 우주에 스며드는 매우 자연스러운 방법입니다." 우주 전자레인지 배경 CMB는 마이크로파 스펙트럼에 속하는 방사선의 한 유형입니다. 1940년대 빅뱅의 잔재로 예측됐으나 1965년 우연히 발견됐다. 현재 우주가 탄생한 빅뱅 이후에는 원시 수프라고 불리는 극도로 높은 온도와 압력의 기본 입자와 기체의 수프 외에는 아무 것도 없었습니다.

우주가 팽창하면서 냉각되기도 했습니다. 이로 인해 기본 입자가 결합하여 원자를 형성하게 되었습니다. 이 시점까지 광자는 이러한 기본 입자 및 산란과 상호 작용하여 자유롭게 이동할 수 없었습니다. 그러나 일단 원자가 형성되기 시작하면 빅뱅 이후 약 380,000년 후에 광자가 더 자유롭게 이동했습니다. 이는 빅뱅의 '잔광'으로 꼽히는 CMB의 확산을 의미했다. 여기에는 초기 우주 와 별과 은하와 같은 대규모 구조의 형성으로 이어진 후속 과정에 대한 중요한 정보가 담겨 있습니다 . CMB는 어디에나 존재하며 대부분 온도가 균일합니다. 그러나 CMB 데이터에는 설명되지 않은 작은 변동과 이상이 있습니다.

PRL 연구 의 연구원들은 CMB 측정의 이러한 변동과 이상 현상이 우주의 중요하지 않은 위상을 고려하여 설명될 수 있다고 제안합니다. 즉, 우주를 '평평한' 것으로 볼 필요가 없다는 의미입니다. 우주 위상수학 토폴로지는 물체의 모양과 구조를 다루는 수학의 한 분야입니다. 토폴로지의 규칙은 기하학의 규칙과 상당히 다릅니다. 기하학과 토폴로지는 별개의 개념이지만 기하학은 토폴로지에 영향을 미칩니다. 기하학은 공간이 어떻게 구부러지는지 정의하고(시공간은 작은 규모에서 평평한 것으로 간주됨) 토폴로지는 공간의 전체 연결을 정의합니다.

평평한 공간을 가지려면 공간이 안쪽으로 구부러지거나 루프가 있는 토폴로지를 가질 수 없습니다. 이는 두 지점 사이를 이동하려면 우회나 순환 없이 직선 경로를 이용해야 함을 의미합니다. Starkman 교수는 "우주는 화면의 오른쪽을 떠나면 왼쪽에서 튀어나와 직선 경로로 시작한 곳으로 돌아갈 수 있는 옛날 비디오 게임과 같을 수 있습니다. 이것을 다중 연결이라고 부릅니다." 본질적으로 직선 경로는 연속적인 움직임의 외관에도 불구하고 공간의 기본 토폴로지가 예상치 못한 연결을 허용하며 선형 궤적처럼 보이는 것이 실제로 자체적으로 루프백될 수 있음을 시사합니다.

일치하는 온도 범위 우주가 '다중 연결'(즉, 중요한 토폴로지를 가짐)이라면 우리는 일치하는 온도 원을 관찰할 것입니다. 이는 별과 같은 광원에서 이동하는 빛이 서로 다른 두 경로를 따라 이동하여 두 방향에서 관찰자(지구)에 도달할 수 있기 때문입니다. 이로 인해 CMB 맵(또는 히트 맵)에 유사한 온도 변동이 발생하여 온도 범위가 일치하게 됩니다. 그러나 일치하는 온도 범위가 존재한다는 증거는 없습니다.

Starkman 교수는 "일치하는 온도 범위가 없다는 것은 우리를 통과하는 가장 짧은 폐쇄 루프의 길이를 알려 주지만 다른 장소를 통과하는 루프의 길이를 알려주지는 않습니다."라고 말했습니다. CMB 데이터에 일치하는 온도 원이 없다는 것은 중요한 토폴로지가 존재하는 경우 우리 위치(지구)를 통과하는 루프가 상대적으로 작아야 함을 나타냅니다. 이로 인해 루프의 길이가 제한됩니다. Starkman 교수는 "CMB 변칙 현상이 우주 위상수학에 의한 것이라면 우리를 통과하는 가장 짧은 고리의 길이는 마지막 산란 표면(반경이 있는 구)의 직경보다 약 20~30% 더 길어서는 안 됩니다.

우주의 역사에서 빛이 이동한 거리와 같다." 향후 제약 조건 및 검색 위의 제약 조건과 중요하지 않은 토폴로지 검색을 고려하여 연구원들은 향후 이러한 토폴로지를 탐지하기 위한 추가 방법을 제안합니다. 특히 그들은 CMB 데이터의 온도 변동의 통계적 패턴과 우주의 대규모 구조의 변화를 언급합니다. 이러한 변동이나 교대는 중요하지 않은 토폴로지가 존재하는 경우 밝혀질 것입니다. 그러나 이러한 탐지에는 엄청난 계산 능력이 필요하므로 연구원들은 기계 학습 알고리즘을 사용하여 계산 속도를 높이고 CMB 데이터를 마이닝하여 중요하지 않은 토폴로지를 탐지할 것을 제안합니다. "위상학에 대한 탐구는 약 10년 만에 재개될 것입니다. 우주 위상수학을 탐지하여 우리 우주의 이방성의 기원을 이해하고 우주의 원래 출현을 담당하는 과정을 엿볼 수 있기를 바랍니다. "라고 스타크만 교수는 결론을 내렸습니다. 이 연구는 또한 명시적으로 일치하는 원이 없더라도 CMB에 통계적 이방성(또는 변칙)이 존재한다는 것은 우주의 구조와 위상에 대해 탐지 가능한 정보가 잠재적으로 존재한다는 것을 나타냅니다.

추가 정보: Yashar Akrami 외, 우주 위상수지에 대한 향후 검색 약속, 물리적 검토 편지 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.171501

https://phys.org/news/2024-05-future-discoveries-scientists-explore-nontrivial.html

메모 2405150414

우주는 위상적 관점에서 보아야 하는 이유가 있다.
그 이유는 우주 마이크로파 배경복사체는 일종에 msbase이기 때문이다. 전자기파의 크기는 무한하기 때문에 마이크로파 이상의 진폭을 가진 무수한 msbase 고조파는 존재한다. 0<A<1<B<n2, A⊂B(msbase)는 우주 시공간에 성립하기 때문에 1과 ms(n^2,2d)로 닫힌 전자기파는 마이크로파보다 큰 라디오파, 그보다 큰 파장은 msbase에 무수히 많기에 cmb의 위상적 재해석은 허용된다.

그래서 위상적으로 전자기파인 msbase 우주배경복사는 무수히 많다는 점에서 msoss를 지목하기에 이른다.
양자역학 과 일반상대성 이론 에 기초한 우리의 우주론적 모델은 대부분의 목적에서 평평한 것으로 간주되는 물질과 에너지의 영향을 받는 우주의 기하학을 다루고 있다. msbase(oss).2d개념의 우주론이 맞다. 하지만 3d.sub_structure.qpeoms '위상학적 구조가 존재한다'는 점이다.

말하자면, 우주 전파 배경복사체도 존재하는데 이것은 138억 우주가 축압되어 제2의 빅뱅사건이후 될런지도 모를 일이지만 CMB는 위상 기하학적 시공간 왜곡 아인쉬타인 중력이론으로 보건데, 여러개의 CMB 일 수도 있다. 허허.

특정 빅뱅사건의 msbase(2d)를 회전(3d.qpeoms) 시켜서 정지 시키면 무수한 위상적 변위의 new.msoss(2d)가 나타난다. 물론 자연 분해후 결합체가 된 CMB(2d)가 유일하게 생겨나기도 할 것이다. 우주를 단지 cms에 가두면 우리우주는 단일성이지만, 더 많은 전자기파가 msbase에 존재하는 한 우주는 다중우주인 점을 확인할 수 있다. 허허.

아무튼, 나의 msbase(oss) 우주론으로 추측하는 한, 우리 우주는 무한한 다중우주에 보면 힉스 입자처럼 아주 작은 것이다. 허허.

Source 1.
In a new Physical Review Letters ( PRL ) study, scientists explore the possibility of non-trivial or exotic phases in the universe to explain some of the anomalies seen in the cosmic microwave background (CMB).

Our cosmological model, based on quantum mechanics and general relativity, addresses the geometry of the universe as influenced by matter and energy, which for most purposes is considered flat.

But it says nothing about the topology of the universe itself. It doesn't say anything about whether the universe is infinite, whether there is a loop, etc. PRL research focuses on these aspects of the universe and whether current models and data allow for the existence of these exotic or nontrivial topologies.
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Memo 2405150414

There is a reason why the universe must be viewed from a topological perspective.
The reason is that the cosmic microwave background radiation is a type of msbase. Because the size of electromagnetic waves is infinite, there are countless msbase harmonics with amplitudes greater than microwaves. Since 0<A<1<B<n2, A⊂B(msbase) is established in space-time of the universe, electromagnetic waves closed by 1 and ms(n^2,2d) are radio waves larger than microwaves, and wavelengths larger than that are innumerable in msbase. Since there are many, topological reinterpretation of cmb is allowed.

Therefore, the msbase cosmic background radiation, which is a topological electromagnetic wave, is numerous, leading to the point that msoss is pointed out.
Our cosmological model, based on quantum mechanics and general relativity, addresses the geometry of the universe as influenced by matter and energy, which for most purposes is considered flat. msbase(oss).2d concept cosmology is correct. However, 3d.sub_structure.qpeoms ‘topological structure exists’.

In other words, there is also a cosmic radio background radiation, which may be what happened after the second Big Bang event when the 13.8 billion universes were compressed, but judging from the topology, space-time distortion, and Einstein theory of gravity, the CMB may be multiple CMBs. haha.

When the msbase(2d) of a specific big bang event is rotated (3d.qpeoms) and stopped, countless topological displacements of new.msoss(2d) appear. Of course, after natural decomposition, CMB(2d) may be the only conjugate formed. If we confine the universe to just cms, our universe is unity, but as long as more electromagnetic waves exist in msbase, we can confirm that the universe is a multiverse. haha.

Anyway, as far as I can guess from my msbase(oss) cosmology, our universe is as small as the Higgs boson in the infinite multiverse. haha.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

.XRISM Spacecraft Detects Iron Signatures in Nearby Active Galaxy XRISM

우주선, 근처 활성 은하에서 철 신호 감지

Central Region of Spiral Galaxy NGC 4151

주제:천문학천체물리학JAXANASANASA 고다드 우주 비행 센터XRISM 작성자 JEANETTE KAZMIERCZAK, NASA 고다드 우주 비행 센터 2024년 5월 14일 나선은하 NGC 4151의 중앙 영역 이 합성 이미지는 나선은하 NGC 4151의 중심 영역을 보여줍니다. 중앙에는 찬드라 X선 관측소에서 촬영한 X선(파란색)과 1미터 망원경으로 관측한 양전하 수소를 보여주는 광학 데이터(노란색)가 결합되어 있습니다.

카나리아 제도의 라 팔마에 있는 Jacobus Kapteyn 망원경. 중앙 주변의 빨간색은 뉴멕시코에 있는 국립과학재단의 초대형 배열(Very Large Array)을 이용한 무선 관측으로 감지된 중성 수소를 나타냅니다. 출처: 엑스레이, NASA/CXC/CfA/J.Wang 외.; 광학, Isaac Newton 망원경 그룹, La Palma/Jacobus Kapteyn 망원경; 라디오, NSF/NRAO/VLA XRISM

임무는 은하 NGC 4151 중심의 초거대 블랙홀 에 대한 중요한 데이터를 공개하여 블랙홀 환경 상호 작용에 대한 이해를 높였습니다. 올해 2월부터 과학 활동을 시작한 일본이 주도하는 XRISM(X-ray Imaging and Spectroscopy Mission)은 은하 NGC 4151의 중심에 있는 괴물 블랙홀을 연구했습니다. "XRISM의 Resolve 장비는 블랙홀 주변 영역의 상세한 스펙트럼을 포착했습니다." 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터 에서 NASA 의 프로젝트 과학자인 Brian Williams가 말했습니다.

"최고점과 최저점은 어떤 원소가 존재하는지 알려주고 블랙홀에 가까워짐에 따라 물질의 운명에 대한 단서를 밝힐 수 있는 화학적 지문과 같습니다." XRISM(“크리즘”으로 발음)은 ESA(유럽 우주국) 의 기여와 함께 NASA 와 협력하여 JAXA(일본 항공 우주 탐사국) 가 주도하고 있습니다 . 2023년 9월 6일에 발사 되었습니다 . NASA와 JAXA는 임무용 미세열량계 분광계인 Resolve를 개발했습니다.

XRISM 리졸브 스펙트럼 NGC 4151 XRISM(X-ray Imaging and Spectroscopy Mission)에 탑재된 Resolve 장비는 은하 NGC 4151의 중심에서 데이터를 포착했습니다. 은하 NGC 4151에서는 초거대 블랙홀이 주변 강착 원반의 물질을 천천히 소모하고 있습니다. 결과 스펙트럼은 약 6.5keV 부근의 피크와 약 7keV의 딥에서 철의 존재를 보여줍니다. 이 빛은 우리 눈으로 볼 수 있는 것보다 수천 배 더 에너지가 넘칩니다.

XRISM 리졸브 스펙트럼 NGC 4151

배경: X선, 광학, 전파광의 조합으로 구성된 NGC 4151의 이미지. 출처: 스펙트럼: JAXA/NASA/XRISM Resolve. 배경: 엑스레이, NASA/CXC/CfA/J.Wang 외.; 광학, Isaac Newton 망원경 그룹, La Palma/Jacobus Kapteyn 망원경; 라디오, NSF/NRAO/VLA

NGC 4151: 초거대질량 블랙홀을 지닌 나선은하 NGC 4151은 북쪽 별자리 Canes Venatici에 약 4,300만 광년 떨어져 있는 나선 은하입니다. 중심에 있는 초대질량 블랙홀 은 태양 질량의 2천만 배 이상을 품고 있습니다. 은하계도 활동적 입니다 . 이는 그 중심이 비정상적으로 밝고 가변적이라는 것을 의미합니다. 블랙홀을 향해 소용돌이치는 가스와 먼지는 주변에 강착원반을 형성하고 중력과 마찰력을 통해 가열되어 변동성을 생성합니다. 블랙홀 직전의 물질 중 일부는 거의 빛의 속도로 디스크의 양쪽에서 폭발하는 두 개의 입자 제트를 형성합니다. 토러스라고 불리는 푹신한 도넛 모양의 물질 구름이 부착 원반을 둘러싸고 있습니다. 주석이 달린 부착 디스크 철 위치 이 예술가의 컨셉은 XRISM의 NGC 4151 X선 스펙트럼에서 밝혀진 철의 가능한 위치를 보여줍니다.

주석이 달린 부착 디스크 철 위치

과학자들은 X선을 방출하는 철이 블랙홀에 가까운 뜨거운 강착 원반에 있다고 생각합니다. X선을 흡수하는 철은 원환체라고 불리는 더 차가운 물질 구름 속에서 더 멀리 떨어져 있을 수 있습니다. 출처: NASA의 고다드 우주 비행 센터 개념 이미지 연구소

NGC 4151의 독특한 측면 실제로 NGC 4151은 가장 가까운 것으로 알려진 활동 은하 중 하나입니다. NASA의 찬드라 X선 관측소(Chandra X-ray Observatory) 와 허블 우주 망원경 (Hubble Space Telescope) 을 포함한 다른 임무 에서는 블랙홀과 주변 환경 사이의 상호 작용에 대해 더 자세히 알아보기 위해 블랙홀을 연구했습니다. 이를 통해 은하 중심의 초대질량 블랙홀이 우주 시간에 걸쳐 어떻게 성장하는지 과학자들에게 알릴 수 있습니다. 이 은하는 X선에서 유난히 밝기 때문에 XRISM의 이상적인 초기 표적이 되었습니다. XRISM의 스펙트럼 분석에서 얻은 통찰력 Resolve의 NGC 4151 스펙트럼은 철의 방출선인 6.5keV(킬로전자 볼트) 바로 아래의 에너지에서 날카로운 피크를 나타냅니다. 천문학자들은 활동은하의 힘의 상당 부분이 블랙홀에 가까운 뜨겁고 타오르는 지역에서 발생하는 X선에서 나온다고 생각합니다.

디스크의 더 차가운 가스에서 반사되는 X선은 그곳의 철이 형광을 발하게 하여 특정 X선 피크를 생성합니다. 이를 통해 천문학자들은 블랙홀에 훨씬 더 가까운 원반과 폭발 영역에 대한 더 나은 그림을 그릴 수 있습니다. 스펙트럼은 또한 7keV 부근에서 여러 번의 딥을 보여줍니다. 토러스에 위치한 철은 방출이 아닌 X-선 흡수를 통해 이러한 딥도 발생시켰는데, 그 이유는 거기에 있는 물질이 원반보다 훨씬 더 차갑기 때문입니다.

이 모든 방사선은 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛보다 약 2,500배 더 강력합니다. 철분은 XRISM이 감지할 수 있는 요소 중 하나일 뿐입니다 . 망원경은 출처에 따라 황, 칼슘, 아르곤 등을 발견할 수도 있습니다. 각각은 천체물리학자들에게 X선 하늘에 흩어져 있는 우주 현상에 대해 서로 다른 점을 알려줍니다. XRISM은 ESA가 참여하는 JAXA와 NASA 간의 공동 임무입니다. NASA의 기여에는 CSA(캐나다 우주국)의 과학 참여가 포함됩니다.

https://scitechdaily.com/xrism-spacecraft-detects-iron-signatures-in-nearby-active-galaxy/

메모 2404151504

0과 pomsvalue(1)사이 A.set에 B.set.msbase이 들어가 xrism을 발하는 것으로 추정된다.

소스1.
XRISM의 스펙트럼 분석에서 얻은 통찰력
Resolve의 NGC 4151 스펙트럼은 철의 방출선인 6.5keV(킬로전자 볼트) 바로 아래의 에너지에서 날카로운 피크를 나타냅니다. 천문학자들은 활동은하의 힘의 상당 부분이 블랙홀에 가까운 뜨겁고 타오르는 지역에서 발생하는 X선에서 나온다고 생각합니다. 디스크의 더 차가운 가스에서 반사되는 X선은 그곳의 철이 형광을 발하게 하여 특정 X선 피크를 생성합니다. 이를 통해 천문학자들은 블랙홀에 훨씬 더 가까운 원반과 폭발 영역에 대한 더 나은 그림을 그릴 수 있습니다.

x선으로 관측되는 A.set 지역은 0과 1사이에 1이하의 정수가 sub 존재하는 곳으로 무거운 원소인 n2가 1개의 픽셀내에 존재하는 integer.fraction.msbase이다. 또다른 관점은 qms.qvix.pointer이다.

이곳에서 블랙홀의 내용물이나 초신성 핵을 관조하는 매카니즘이 2방식으로 존재하는데, 첫번째 A⊂B은 분할 미세구조이고, 두번째는 qms.qvix.poiner는 반사적 2vix.peoms 영역을 보여준다. 두영역의 사이즈는 1픽셀로 같지만 msbase.oss 전개방식이 다르다. 전혀 다르다. 1픽셀에 분할되는 방식은 미시세계를 중력렌즈을 통과한 저편과 블랙홀내 이중성을 함의하고 1픽셀의 중첩성 확장방식은 거대한 n^2.2d.msbase 은하의 특성을 암시한다.

고로, xrism관측 데이타을 잘 분석하면 여러가지 특성을 찾아낼 수 있다.

No photo description available.

Memo 2404151504

It is assumed that B.set.msbase is entered into A.set between 0 and pomsvalue(1), causing xrism.

Source 1.
Insights from spectral analysis in XRISM
Resolve's spectrum of NGC 4151 shows sharp peaks at energies just below the emission line of iron, 6.5 kiloelectron volts (keV). Astronomers believe much of the power of active galaxies comes from X-rays from hot, blazing regions close to black holes. X-rays reflecting off the cooler gas in the disk cause the iron there to fluoresce, producing specific X-ray peaks. This allows astronomers to build a better picture of the disk and explosion region much closer to the black hole.

The A.set area observed as an x-ray is a place where sub integers less than 1 exist between 0 and 1, and is an integer.fraction.msbase where n2, a heavy element, exists within one pixel. Another view is qms.qvix.pointer.

Here, there are two mechanisms for observing the contents of a black hole or a supernova nucleus. The first, A⊂B, is a segmented fine structure, and the second, qms.qvix.poiner, shows a reflective 2vix.peoms region. The size of both areas is the same at 1 pixel, but the msbase.oss development method is different. completely different. The method of dividing into 1 pixel implies the duality of the microscopic world beyond the gravitational lens and within the black hole, and the method of expanding the overlap of 1 pixel implies the characteristics of a huge n^2.2d.msbase galaxy.

Therefore, if you analyze xrism observation data well, you can find various characteristics.

sample qoms (standard)
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0010000001

sample pms (standard)
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000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca