Abell 3827 성단의 심장부에 있는 4개의 거대 은하 이미지 (사진=NASA/ESA)
[디지털머니=유정선 기자] 우주를 구성하는 신비한 암흑물질(dark matter)이 중력 이외의 다른 어떤 힘과도 상호 작용하지 않는다는 새로운 관측 결과가 나왔다.
영국 더럼대 앤드루 로버트슨(Andrew Robertson) 박사는 6일 리버풀에서 열리고 있는 유럽 천문우주과학 주간(EWASS) 학술대회에서 이 같은 사실을 발표했다. 이 내용은 학술지 ‘왕립 천문학회 월간보’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다.
■ 암흑물질, 중력하고만 상호작용
3년 전 로버트슨 박사 연구팀은 허블 우주망원경으로 관측한 결과 지구에서 약 13억광년 떨어진 Abell 3827 성단에 있는 한 은하가 주변의 암흑물질과 분리된 듯한 상황을 포착했다. 이는 암흑물질이 중력 이외의 다른 힘과 상호작용 하는지 여부를 알려주는 단서가 됐다.
연구팀은 그동안의 관측 결과 Abell 3827 성단에 있는 암흑물질들이 은하와 전혀 분리되지 않았다는 연구 결과를 발표했다. 이는 암흑물질이 오직 중력하고만 작용한다는 사실을 의미한다.
(사진=더럼대 우주전산연구소 앤드류 로버트슨 박사)
‘불릿 성단’(Bullet Cluster)으로 알려진 실제 성단과 유사한 두개의 은하성단 사이에서 벌어지는 충돌을 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션해 Abell 3827 성단을 유추하는 실험이 진행됐다(위 사진). 모든 은하성단은 별(오렌지색)과 수소가스(빨간색) 그리고 보이지 않는 암흑물질(파란색으로 표시)을 포함하고 있다. 각각의 별들과 은하들은 서로 멀리 떨어져 있어 쏜살같이 스치고 지나간다. 확산된 가스는 마찰로 인한 입자들 사이의 힘 때문에 속도가 늦춰져 은하들로부터 분리된다.
만약 암흑물질이 오직 중력에만 반응한다면 별들과 같은 장소에 머물러 있어야 한다. 그러나 다른 힘에도 반응한다면 거대한 입자 충돌가속기를 이용한 실험에서 궤적이 바뀌어야 한다.
■ 암흑물질, 중력과 상호작용할수록 둥그레져
지난 2년 동안 암흑물질에 대한 여러가지 이론이 나왔고 이중 많은 연구가 더럼대에서 고성능 수퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션에 기반하고 있다.
더럼대 로버트슨 박사는 “암흑물질은 그 자신의 독특한 숨길 수 없는 속성을 지녔다”고 말했다. 그는 "암흑물질은 상호작용을 통해 점점 더 둥근 구형으로 바뀌는데 그 이유 또한 연구 대상”이라고 말했다.
더럼대는 수백 개의 은하성단에 있는 암흑물질을 측정하고 조사를 계속하기 위해 새로운 슈퍼비트(SuperBIT) 망원경 구축을 위한 조력작업을 막 끝낸 상태다. 이 망원경은 거대한 헬륨 풍선에 매달려 지구 대기권 위로 올라가 한층 뚜렷한 관측사진을 전송할 것으로 기대된다.