은하가 빠른 속도로 회전하는데도 천체들이 흩어지지 않고 유지되는 것은 중력이 붙잡아주기 때문이다. 그런데 지금까지 알려진 물질들의 중력만으로는 이 거대한 힘을 설명할 수가 없다.
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| 사진출처=S. BRUNIER/ESO |
이에 1933년 스위스 물리학자 프리츠 츠비키는 우리 은하에는 “보이지 않는 어떤 물질의 중력이 존재한다”는 가설을 세웠다. 이어 1978년 미국 물리학자 베라 루빈은 은하 중심에서 가까운 곳에 있는 별들과 먼 곳에 있는 별들이 거의 같은 속도로 회전하고 있다는 사실을 발견했다. 중력법칙에 의하면 별들의 속도는 중심에서부터 멀어질수록 느려져야 하지만 그렇지 않았다는 의미다.
암흑물질의 존재는 여전히 베일에 싸여 있지만, 로코 박사 연구팀의 연구로 암흑물질이 은하 내부에 존재한다는 추정이 재차 입증됐다. 연구팀은 은하계 중심에 있는 별의 이동 속도에 관한 모든 관측 자료를 취합했다. 이후 암흑물질의 존재를 가정하지 않은 경우, 가정한 경우로 나눠 은하 중심과의 거리에 따라 별의 이동 속도가 어떻게 다른지 비교했다.
그 결과 암흑물질이 존재하지 않는다고 가정해 산출한 별의 이동 속도와 실제 측정된 속도가 같지 않다는 사실을 발견했다. 은하 중심에 있는 어떤 물질의 중력이 은하에 있는 별을 끌어당기면서 별을 더 빠르게 이동시키고 있었다는 의미다.
연구결과는 국제학술지인 네이처 물리학(Nature Physics)지 9일(현지시간) 온라인판에 게재됐다.
▶ 암흑물질
미지의 존재인 암흑에너지와 함께 우주의 대부분을 구성하는 것으로 추정되는 물질. 직접 탐지되지 않고 중력에 의해서만 관측된다. 최근에는 무거운 입자지만 전자기적 상호작용을 하지 않아 우리가 관측할 수 없는 새로운 입자가 암흑물질을 구성하는 것으로 추정되고 있다. 이런 입자를 윔프(WIMP)라고 한다.
dsun@heraldcorp.com
