SISSA의 새로운 연구에 따르면 암흑 물질은 비국소적인 방식으로 중력과 상호 작용하여 전통적인 이론에 도전하고 암흑 물질의 본질에 대한 새로운 관점을 제시합니다. 연구진은 분수 미적분학을 사용하여 이러한 비국소적 상호작용이 특히 작은 은하계에서 별의 움직임을 더 정확하게 설명한다는 사실을 발견했습니다.
SISSA의 최근 연구는 은하계 암흑물질과 중력 사이의 비국소적 상호작용에 대한 새로운 모델을 제안했습니다.
아이작 뉴턴은 중력 이론을 공간을 통해 순간적으로 작용하는 힘으로 설명했습니다. 행성은 거리에 관계없이 다른 천체의 효과를 즉시 감지합니다. 이러한 측면은 아인슈타인이 중력이 시공간의 국부적 왜곡이 된다는 유명한 일반 상대성 이론을 창안하도록 영감을 주었습니다.
지역성의 원리는 물체가 주변 환경에 의해서만 직접적인 영향을 받는다고 말합니다. 즉, 멀리 있는 물체는 순간적으로 통신할 수 없으며 지금 여기에 있는 것만 중요합니다. 그러나 지난 세기에 양자역학의 탄생과 발전으로 물리학자들은 비국소적 현상이 존재할 뿐만 아니라 현실의 본질을 이해하는 데 기본이 된다는 사실을 발견했습니다.
이제 SISSA의 새로운 연구인 Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati가 최근에 발표되었습니다. 그만큼 천체 물리학 저널그는 우주의 가장 신비한 구성 요소 중 하나인 암흑 물질이 비국소적인 방식으로 중력과 상호 작용한다는 점을 지적합니다. 저자에 따르면 Ph.D. 학생 Francesco Benetti와 Giovanni Gandolfi는 지도교수인 Andrea Labbe와 함께 이 발견은 아직 설명되지 않은 암흑 물질의 본질에 대한 새로운 관점을 제공할 수 있습니다.
암흑 물질은 자연의 기본 구성 요소입니다. 암흑 물질은 오늘날 우리가 관찰하는 우주의 구조를 만드는 역할을 하며 은하의 발광 물질을 둘러싸고 우리가 하늘에서 보는 별의 움직임에 기여합니다. 그러나 암흑 물질의 본질, 특히 작은 은하계에서 암흑 물질과 중력과의 상호 작용은 미스터리로 남아 있습니다.
“최근 수십 년 동안 과학계는 이러한 신비한 현상을 이해하기 위해 많은 노력을 기울였지만 많은 질문에 답이 남아 있지 않습니다. 암흑 물질의 본질과 중력과의 상호 작용을 탐구하려면 새로운 접근 방식이 필요할 수 있습니다. SISSA의 새로운 연구는 꼼꼼하게 이 경로를 흥미롭게 탐색했습니다.
이 연구는 은하의 암흑 물질과 중력 사이의 비국소적 상호 작용에 대한 새로운 모델을 제안합니다. “마치 우주의 모든 물질이 은하의 암흑 물질에게 어떻게 움직이는지 알려주는 것 같습니다.”라고 저자는 말합니다.
이 비국소적 영역을 모델링하기 위해 17세기에 처음 개발되었으며 최근 다양한 물리학 분야에서 응용되는 수학적 도구인 분수 미적분학이 사용되었습니다. 이 미적분학의 힘은 이전에 천체물리학에서 테스트된 적이 없습니다.
“우리는 프랙탈 미적분학이 암흑 물질의 신비로운 특성과 중력과의 상호 작용을 이해하는 열쇠가 될 수 있는지 궁금했습니다. 놀랍게도 다양한 유형의 수천 개 은하에 대한 실험 결과에 따르면 새 모델이 표준 모델보다 별의 움직임을 더 정확하게 설명하는 것으로 나타났습니다. 이론”이라고 저자는 설명합니다. 중력에 대해.
이 비공간은 제한된 시스템 내에서 암흑 물질 입자의 집단적 행동으로 나타나는 것으로 보이며, 소규모 은하계에서 특히 중요하다는 것이 입증되었습니다. 이 현상을 포괄적으로 이해하면 암흑 물질에 대한 진실에 더 가까워질 수 있습니다.
그러나 아직 대답해야 할 질문이 많이 있습니다. 비현지화는 정확히 어떻게 나타나는가? 그리고 은하단과 같은 더 큰 구조 내에서나 먼 천체를 관찰할 수 있게 해주는 중력 렌즈 현상 내에서 그것이 의미하는 바는 무엇입니까?
더욱이, 이 새로운 메커니즘을 고려할 때 우주론의 표준 모델을 다시 검토할 필요가 있을 것입니다.
이러한 모든 의미와 그 이상을 탐구하기 위한 추가 연구가 수행될 것이며, 새로 제안된 비국소성 이론을 통해 우주에 대해 해결되지 않은 다른 질문이 해결될 수 있다는 사실을 발견해도 놀라지 않을 것입니다.
암흑 물질의 본질을 이해하는 과정은 우주를 더 잘 이해하기 위한 중요한 단계입니다. 지속적인 연구는 계속해서 새로운 관점을 제공하고 우리를 둘러싼 현상에 대한 포괄적인 이해에 더 가까이 다가가도록 해줍니다.
참조: Francesco Benetti, Andrea Labpi, Giovanni Gandolfi, Paolo Salucci 및 Luigi Danese의 “분수 중력의 암흑 물질. I. 은하 규모에 대한 천체 물리학 실험”, 2023년 5월 31일, 여기에서 볼 수 있습니다. 천체 물리학 저널.
도이: 10.3847/1538-4357/acc8ca