우주의 암흑물질

우주에 잇는 물질보다 훨씬 많은 암흑물질과 암흑 에너지의 정체는 현재 과학자들이 풀어야 할 큰 과제라고

할수 있습니다.그중에서 암흑물질은 그 정체를 풀기 위해 수많은 실험이 진행되었지만 약간의 실마리도 얻지

못하였습니다.암흑물질이 존재하지 않는 것이 아닌가하는 합리적인 의심또한 가능합니다.우리가 암흑물질의

존재를 아는 이유는 은하와 은하단의 이동 속도나 형태가 눈에 보이는 물질만으로는 설명되지 않는데 있습니다.

보이지 않지만 뭔가 중력을 일으키는 물질이 있다고 보는 것입니다.국제 고등 연구소의 키아라 디 파올로와

그 동료들은 153개의 은하의 자전 속도와 형태를 분석했습니다.결론적으로 암흑 물질에 대한 대안적 설명은

현재의 우주를 설명하기 어려우며 과학자들은 암흑물질의 정체를 찾기 위해 더 노력해야 할것입니다.물론

이 노력은 지금도 계속되고 있으며 언제가는 답을 찾는 날이 올것으로 생각합니다.

우주에 셀 수 없이 많은 별은 전체 우주의 5%밖에 되지 않습니다.나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지가

차지하고 있다고 추정 하고있습니다.지금까지 암흑물질은 주변 물질에 중력 작용을 하고 암흑에너지는

우주를 가속 팽창시키는 척력으로 별개 현상으로 다뤄져왔습니다.판즈 박사는 그러나 둘을 사실상 같은

것으로 보고,중력이 모든 것을 끌어들이는 것과는 반대로 주변의 모든것을 밀어내는 음의 질량 영역에 

있는 것으로 시사했습니다.음의 질량은 주변의 모든것을 밀어내는 가설적 물질 형태로 양의 질량을 가진

일반적인 물질과 달리 힘을 가해 밀면 오히려 힘을 가하는 쪽으로 되돌아오는 특성을 갖습니다.이런 음의

질량은 천문학에서 새로운 개념은 아닙니다.일반 물질과 마찬가지로 우주가 팽창하면서 음의 질량을 가진

입자의 밀도가 낮아져 밀어내는 힘도 떨어질 것으로 여겨졌지만 실제 관측에서는 암흑에너지가 얿어지지 

않고 오히려 우주팽창을 가속하는 것으로 나타나면서 모순이 드러나 폐기 됐습니다.판즈 박사는 이번

연구에서 음의 질량이 지속해서 질량을 보충하며 창출해 가는 것으로 수정해 시뮬레이션을 했습니다.

그결과 음의지량을 가진 유체는 우주 팽창과장에서도 희석되지 않았으며 암흑에너지와 동일한 것으로 

나타났습니다.판즈 박사의 시뮬레이션에는 양의 질량을 가진 은하가 중력 작용으로 모든 방향에서 음의

질량을 끌어들이고 은하에 근접하게된 음의질량을 가진 유체는 더 강력한 척력으로 은하가 고속 회전하면서도

찢기지 않고 형태를 유지할 수 있게 하는 것으로 나타났습니다.

 

암흑물질의 존재를 어떻게 알아냈을까요.암흑물질의 존재를 처음으로 알아낸 사람은 1930년대 스위스의

천문학자인 프리츠 츠비키 입니다.그는 지구에서 약 3.2억 광년 떨어진 곳에있는 머리털자리 은하단의

질량을 두가지 방법으로 측정했습니다.첫째는 은하단에 속한 각 은하의 운동 속도 관측을 통한 방법입니다.

은하단 전체 질량이 만드는 중력은 은하단 안의 은하들을 잡아당기고 있습니다.그런데 은하의 움직임이

빠를수록 은하를 잡아당기는 중력도 커져야 은하가 은하단 밖으로 날아가지 않고 은하단이 유지됩니다.

따라서 각 은하의 운동 속도를 알아내면 간접적으로 은하단 전체 질량을 추정할수 있습니다.이것을 역학

질량이라고 합니다.둘째는 은하단에 있는 은하들의 밝기를 이용하여 질량을 구하는 방법입니다.태양과

같은 일반적인 별,즉 주계열성에서는 밝은 별일수록 질량이 큽니다.은하는 별들이 모여 있는 집단이기 

때문에 별의 밝기를 이용하면 은하가 모여있는 은하단의 질량을 추정할 수 있습니다.이것을 광도 지량이라고

합니다.프리츠 츠비키가 계산한 머리털자리 은하단의 역학 질량은 광도 질량보다 400배 정도 무거웠습니다.

역할 질량은 은하들을 은하단에 잡아두는데 필요한 중력을 통해 구했습니다.만약 역학 질량보다 훨씬 작은

광학 질량을 은하단의 질량으로 선택한다면 은하들이 은하단 밖으로 날아가야 한다는 오류가 발생합니다.

그래서 머리털자리 은하단이 눈에 보이는 별의 밝기로 구한 질량보다 더 많은 질량을 갖는다고 판단하였습니다.

그리고 그 질량은 은하단 안에 있는 보이지 않는 물질,즐 암흑물질로 부터 나온다고 생각을 하였습니다.