우주탄생의 미스테리

윔프ㅡ암흑물질은 우주 공간의 26.8%를 차지할 것으로 추정되는 가상의 입자다. 색이 있는곳이 암흑물질이다.

 

무게 500g인 커다란 상자와 개당 200g인 사과 5개가 있다.

상자에 사과를 담고 저울에 올려 놓는다.

상식적으로 생각했을 때 저울의 눈금은 1.5kg을 가리켜야 한다.

그런데 이상합니다.

 

저울이 5kg을 가리킨다.

상자를 열어봐도 사과 이외엔 없다.

저울은 정상입니다.

 

결론은 무엇일까요?

상자안의 빈 공간에 사과외에 무엇인가 존재하는 셈이다.

 

이런 일이 가능할까요?

믿지 못하겠지만 우리가 살고 있는 우주가 지금 이런 상황이라고 합니다

 

과학자들은 빈 공간을 가득 채우고 있는 미지의 무언가에...

<암흑물질>이라는 이름을 지어주고 탐색에 나섰습니다.

 

암흑물질의 존재는 제대로 밝혀지지 않았지만 몇 가지 후보가 거론됩니다.

<윔프>, <액시온>, 그리고 <비활성중성미자>가 그것입니다.

이들의 뜻은 보이지 않는 물질이면서, 우주에 상호작용이 없이,

무게가 있는 물질의 총칭이 암흑물질입니다. 즉 가상입자입니다.

 

 

암흑물질 액시온ㅡ빠르게 회전하는 은하

 

암흑물질의 존재를 예측했던 미국 천문학자 <베라 쿠퍼 루빈>은

1960년대 은하의 회전운동을  연구하면서 이상한 현상을 발견합니다.

중심에서 멀리 떨어진 은하의 속도가 이론값보다 빠르다는 것을 관측한 것이다.

 

태양계는 태양을 중심으로 8개 행성이 공전하고 있습니다.

태양과 가장 가까운 <수성>은 태양 중력을 가장 많이 받는 만큼 빠르게 회전해야만

중력과 평형을 이루며 자기 궤도를 공전한다.

 

반대로 가장 멀리 있는 <해왕성>은 태양 중력의 영향을 덜 받기 때문에 천천히  돌아도 됩니다.

<수성>의 공전 속도는 초속 48km, <해왕성>은 초속 5km이다.

이같은 평형 운동은 모든 우주에 적용돼야만 합니다.

하지만 우주의 신비로운 사실은 아직도 풀지못한 미스테리가 많이 있습니다.

 

<루빈>박사의 관측에 따르면 회전하는 나선 은하의 경우 중심에서 멀어질수록 속도가 빨라졌다.

우주 공간에  우리가 모르는 뭔가가 있다는 이야기 입니다.

1975년 루빈 박사는 미국 천문학회에 참석해

" 이 현상은 보이지 않는 암흑물질 때문" 이라고 발표했습니다.

 

색이 있는 부분이 암흑물질이 있는 곳으로 추정된다

 

그의 주장은 쉽게 받아들여지지 않았지만 1980년대 들어서면서 은하의 바깥쪽에는

암흑물질이 지배적으로 분포하고 있다는 이론이 힘을 받았다.

암흑물질은 이미 1930년대 <프리츠 츠비키 칼텍> 교수가 은하의 질량을 관측하면서 예견했었다.

 

<츠비키> 교수는 1000개 은하의 움직임이 마치 7000개 은하가 존재하는 것처럼 운동하고

있다는 것을 발견하면서 "눈에 보이지 않는 무엇인가가 우주에 존재한다"고 했습니다.

역시 당시 학계에선 그의 주장에 큰 관심을 두지 않았다고 합니다.

 

우리의 눈에는 보이지 않지만 암흑물질은 존재합니다. 

암흑물질은 우주의 모든 물질(눈에 보이는 물질)을 합한 것보다 5배 이상 많고,

은하의 형태마저 일그러뜨립니다.

 

최근 암흑물질의 존재를 밝혀주는 직접적인 증거가 나오고 있다고 합니다.

대표적인 예가 수십 개의 은하가 모여 있는 은하단 사이의 충돌입니다.

 

은하단이 충돌하면 은하단을 구성하는 ‘무엇인가’는 종류에 따라 고유한 행동 패턴을 보인다.

예를 들어 가스 성분과 별은 서로 다른 반응을 보인다.

마찬가지로 만약 은하에 암흑물질이 포함돼 있다면 암흑물질 고유의 행동 패턴을 보일 것이다. 

 

티코의 신성(Tycho&rsquo;s supernova)ㅡ 죽어가는 별의 마지막외침, 마지막 순간 남은 연료를 모두 태우며 순간적으로 대폭발이 남긴 잔해로 이 물질을 통해 또다시 별이 만들어지고 또 지구와 같은 행성이 생성된다. 곧 별의 죽음은 새로운 천체의 탄생을 의미하기도 한다.

 

현재 인류가 존재할 수 있었던 이유를 암흑물질에서 찾는 과학자도 많다고 합니다.

빅뱅 이후 생긴 작은 입자들이 우주 공간을 떠돌다가 뭉치면서 최초의 별이 생겨났는데

이를 도운 것이 바로 암흑물질이라는 설명입니다.

 

우주에 분포하던 암흑물질이 보이지 않는 웅덩이를 만들었고,

여기에 입자들이 모이면서 별이 탄생합니다.

 

또한 수명이 다한 별이 남은 연료를 모두 태우며 순간적으로 대폭발이 남긴 잔해로

무거운 원소(별)가 만들어지고 , 지구와 같은 또 다른 행성을 만듭니다.

이것이 지구를, 그리고 인류를 탄생시킨 원인이었습니다.