빛을 왜곡시키는 아인슈타인 십자가의 정체 (아인슈타인 고리)

최근 천문학자들은 우주에서 가장 밝은 물체 중 하나로부터 나오는 희귀한 아인슈타인 십자가가 빛을 왜곡시킨다는 연구 결과를 내놨습니다. 앞서 알베르트 아인슈타인은 1915년 이 십자가의 존재를 예측했으며, 이 십자가는 멀리 있는 은하를 연구하는 데 사용됩니다. 천문학자들은 우주 깊은 곳에서 나오는 빛을 쪼개고 확대하는 아인슈타인 십자가의 놀랍고 희귀한 예시를 발견했습니다.

 

지구에서 약 60억 광년 떨어진 전경 타원 은하는 우리 행성에서 약 110억 광년 떨어진 배경 은하에서 나오는 밝은 광선을 휘게 하고 이를 사분면으로 나눕니다. 1915년 아인슈타인이 처음 예측한 결과에서 패턴은 전경 은하의 주황색 주위에 4개의 푸른빛 후광이 나타나는 것을 보여줬습니다. 이는 이후 천문학자들이 우주를 더 잘 이해하기 위해 연구케 만든 희귀한 배열입니다.

 

해당 배경 조명은 중심부에 있는 초대질량 블랙홀이 엄청난 양의 물질을 삼키고 가장 밝은 별보다 1조 배 이상 더 밝게 빛날 만큼 충분한 방사선을 방출하는 젊은 은하 퀘이사에서 나오는 것처럼 보였습니다.

 

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 거대한 물체가 시공간이라고 불리는 우주의 구조를 휘게 하는 방식을 설명합니다. 아인슈타인이 발견한 중력은 보이지 않는 힘에 의해 생성되는 것이 아니며, 오히려 단순히 물질과 에너지가 존재할 때 시공간이 휘어지고 왜곡되는 우리의 경험일 뿐입니다. 이 같은 곡선 공간은 에너지와 물질이 이동하는 방식에 대한 규칙을 설정합니다.

 

일반적인 빛은 직선으로 이동하지만, 거대한 은하 주위 공간과 같이 시공간에서 고도로 곡선을 이루는 영역을 통해 이동하는 빛은 곡선으로 이동하며, 은하 주위를 휘어져 후광으로 퍼져 나갑니다. 이 후광의 모습은 은하계 중력의 강도와 관찰자의 관점에 따라 달라질 수 있습니다. 이 경우 지구, 렌즈를 내는 은하, 퀘이사는 퀘이사의 빛을 완벽하게 복제하기 위해 정렬되어 소위 아인슈타인 고리를 따라 배열됩니다.

 

이 렌즈는 2021년 애리조나주 키트피크국립천문대의 망원경에 부착된 암흑에너지 분광 기구에 의해 발견됐습니다. 렌즈가 발견된 후 천문학자들은 칠레의 초거대 망원경에서 3차원 광시야 분광 관측기를 사용해 후속 분석을 수행했습니다. 이들은 또한 아인슈타인 십자가를 발견, 천문학자들은 수백 개의 아인슈타인 고리를 확인했습니다.

 

연구에 참여한 한 구성원은 "그것들이 만드는 아름다운 사진 때문에 찾는 것이 아니다"라고 짚었습니다. 아인슈타인 고리는 구부러지는 빛을 확대하기 위해 작동하므로 이 빛 번짐을 원래의 구부러진 형태로 재구성하면 천문학자가 매우 멀리 있는 은하에서 발견할 수 있는 세부 사항을 향상시킬 수 있습니다.

 

빛이 휘어지는 정도는 이것을 휘게 하는 물체의 중력장 강도에 따라 달라지기 때문에 고리는 은하와 블랙홀의 질량을 측정하는 우주 척도 역할을 할 수 있습니다. 이 고리 주위로 휘어지는 멀리 있는 빛을 연구하는 과학자들은 블랙홀이나 떠도는 외계 행성처럼 너무 어두워 스스로 볼 수 없는 물체를 엿볼 수도 있습니다.