(This illustration shows Earth surrounded by theoretical filaments of dark matter called "hairs."
Credits: NASA/JPL-Caltech)
우주에는 우리가 관측할 수 있는 물질보다 관측이 불가능한 물질이 더 많습니다. 전체 물질의 80% 이상은 암흑 물질이라고 불리는 직접 볼 수도 없고 관측도 할 수 없는 물질이 차지하고 있습니다. 그런데 실제로는 우주에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 역시 그 정체를 알 수 없는 암흑 에너지이기 때문에 우리가 알고 있는 형태의 물질은 5%에 불과한 셈입니다.
우리가 암흑 물질의 존재를 알 수 있는 이유는 바로 이 물질이 행사하는 중력 때문입니다. 우리 은하를 비롯해서 우주의 여러 은하들은 현재 있는 물질만으로는 형태를 유지할 수 없습니다. 이는 강력한 중력을 행사하는 암흑물질의 존재를 시사하는 것입니다. 이외에도 과학자들은 빛이 경로가 휘는 정도를 측정해 암흑 물질의 분포를 알 수 있습니다.
나사 제트 추진 연구소의 게리 프레제우(Gary Prézeau of NASA's Jet Propulsion Laboratory)는 천체물리학 저널에 발표한 내용에서 지구 주변의 암흑 물질의 분포를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 나타냈습니다. 이론적으로 계산한 지구 주변의 암흑 물질 분포는 마치 지구에서 가시가 돋아나거나 혹은 털이 달려 있는 것 같은 독특한 모습이었습니다.
과학자들은 1990년대부터 진행된 연구를 통해서 우리 은하 내부의 암흑 물질이 은하의 자전 속동와 동일하게 거대한 흐름(stream)을 이루면서 이동한다고 알고 있습니다. 연구팀은 이 흐름이 지구 중력과 어떻게 상호작용하는지 분석했습니다.
그 결과 지구 주변의 암흑물질은 균등하게 분포하는 것이 아니라 지구 및 주변 천체와의 상호 작용으로 이해서 마치 긴 털처럼 분포하고 있다는 것으로 나타나났습니다. 이 털의 모근에 해당하는 부위는 지구 - 달 거리의 두 배가 넘는 100만km 위에 위치해 있었으며 여기에는 암흑 물질이 주변보다 훨씬 높은 밀도로 분포하고 있습니다.
(This artist's rendering zooms in on what dark matter "hairs" might look like around Earth.
Credits: NASA/JPL-Caltech)
재미있는 것은 목성처럼 매우 큰 중력을 가진 천체 근처에는 더 밀도가 집중되어 주변부보다 1조배 정도 더 밀도가 높아질 수 있다는 것입니다.
만약 이것이 사실이라면 이 부위에 탐사선을 보내 암흑 물질의 정체를 밝혀낼 결정적인 증거를 찾아낼 수 있을지도 모릅니다. 다만 이 이론이 진짜인지를 검증하는 일은 쉽지 않을 것으로 보입니다. 아직 우리는 암흑 물질의 정체를 정확히 모르기 때문입니다.
암흑물질의 정체를 밝혀내는 것은 20세는 물론 21세기 물리학이 풀어야할 가장 큰 과제 가운데 하나입니다. 과연 그 정체가 가까운 시일 내로 밝혀질지 궁금합니다.
참고
댓글
댓글 쓰기