암흑물질 성질 처음으로 규명

우주는 1천광년 크기 벽돌로 짜여져

영국 과학자들이 우주과학의 가장 큰 수수께끼 가운데 하나인 `암흑물질'의 성질을 처음으로 밝혀냈다고 BBC뉴스와 가디언지 인터넷 판이 6일 보도했다.

게리 길모어 교수 등 케임브리지 대학 연구진은 우리 은하 주위를 공전하는 왜소 은하들의 움직임을 관찰함으로써 암흑물질이 초속 9㎞의 속도로 움직이며 암흑물질로 이루어진 가장 작은 덩어리의 길이가 약 1천광년, 질량은 태양의 3천만배라는 계산을 제시했다.

즉 이들의 연구에 따르면 우주는 보이지 않는 길이 1천 광년짜리 암흑물질 벽돌로 이루어져 있다는 것이다.

지금까지 과학자들은 눈에 보이는 항성과 행성을 모두 합쳐도 우주를 현재와 같은 질서 아래 유지하는데 필요한 질량의 4% 밖에 안 되며 나머지는 `암흑물질'이라 불리는 미지의 물질과, 은하들을 서로 분리하는 `암흑 에너지'로 채워져 있을 것이라고 추정해 왔다.

그러나 학자들은 이런 물질이 존재해야 할 필연성 외에는 아무 것도 밝혀내지 못했다.

이번에 학자들을 가장 놀라게 한 것은 암흑물질이 한때 일부 과학자들이 생각했던 것처럼 차가운 슬러지 같은 물질이 아니라 1만도나 되는 매우 뜨거운 물질이라는 것이다.

길모어 교수는 "정상적인 물질이라면 고온에서 빛을 내고 적외선 방출도 감지될 수 있을 텐데 암흑물질은 복사현상이 없다"면서 이는 아마도 암흑물질이 세상의 다른 모든 물체를 구성하는 일반물질과 달리 전자와 양성자로 구성돼 있지 않기 때문일 것이라고 말했다.

연구진은 우리 은하 주변의 왜소 은하들이 자전하는 속도로 미루어 보이지 않는 어떤 물질이 은하를 우주 공간으로 튀어나가지 못하도록 붙잡고 있을 것으로 추정하고 칠레에 있는 VLT(Very Large Telescope) 망원경을 이용해 이들 12개 은하의 3차원 정밀지도를 작성했다.

학자들은 각 은하에 속해 있는 항성들의 움직임이 암흑물질에 남기는 `흔적'을 추적해 7천 차례에 걸쳐 정밀 측정함으로써 은하들이 일반물질보다 400배나 많은 암흑물질을 품고 있다는 것을 계산해 냈다.

길모어 교수는 "태양의 운동속도는 너무 빨라 암흑물질이 없었다면 곧바로 우리 은하에서 튀어 나갔을 것이라며 우리가 아직까지 지구에 살고 있는 것은 암흑 물질이 붙잡아 주고 있는 덕분"이라고 말했다.

한편 우주는 영역에 따라 각각 다른 양의 암흑물질을 함유하고 있으며 그 밀도는 우주에서 가장 가벼운 원자인 수소의 ㎤당 입자수에 해당하는 무게로 계산한다.

태양 주위의 암흑물질 밀도는 ㎤ 당 수소원자 1개의 3분의1 무게이며 암흑물질이 가장 밀집한 곳에서는 ㎤ 당 수소 원자 4개의 무게를 갖고 있다.

암흑 물질은 확산돼 우주공간으로 투과해 들어가며 모든 별들과 은하들을 합친 것의 5배나 되는 질량을 형성한다.

연구진은 암흑물질의 성분일 가능성이 가장 높은 것은 이른바 `윔프'(Wimp: Weakly interacting massive particle)일 것으로 보고 있으며 윔프가 빅뱅 당시 생성된 태고의 물질일 것으로 믿고 있다.

한편 연구진은 이번 연구 과정에서 우리 은하가 생각보다 더 크며 지금까지 가장 큰 은하로 여겨지던 안드로메다보다 크다는 뜻밖의 사실도 발견했다고 밝혔다. (서울=연합뉴스)

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