암흑물질

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우주론에서 말하는 암흑물질(暗黑物質, dark matter)은 자신이 복사하는 전자기파, 즉 빛으로는 관찰되지 않지만 별과 은하등 관측되는 주변 물질들에 대한 중력 효과에 의해 그 존재를 추론할 수 있는 보이지 않는 물질을 말한다. 중력 효과를 토대로 우주 물질의 총량을 추정해 보면 실제로 관측되는 것보다 훨씬 더 많은 물질이 있다는 결과가 반복적으로 얻어진다. 게다가 암흑물질의 존재를 가정하면 빅뱅이론의 수많은 모순이 없어진다. 따라서 우주론을 연구하는 대부분의 학자들은 아직 확인되지는 않았지만 암흑물질의 존재를 믿고 연구를 계속하고 있다.

암흑물질을 인정하는 이론에 따르면, 우주 질량의 대부분은 이러한 암흑물질의 형태로 존재한다고 한다. 암흑물질이 무엇인가 하는 문제는 암흑물질문제 dark matter problem 또는 부족한 질량 문제 the missing mass problem로 불리우며 현재 우주론에 가장 중요한 문제들 중에 하나이다.

암흑물질의 존재에 대한 의문은 지구상에 우리의 존재와는 무관한 듯 보인다. 그러나 암흑물질이 실제로 존재하느냐 않느냐는 현대 우주론의 최종 운명을 결정지을수 있다. 우리는 먼 천제들로부터 멀어지는 은하에서 오는 빛의 적색편이를 통해 우주가 현재 팽창하고 있음을 안다. 우리가 빛으로 관찰할 수 있는 일반물질의 양은 이러한 팽창을 멈출만한 충분한 중력이 없으며 그래서 그러한 팽창은 암흑물질이 없다면 영원히 계속될 것이다. 이론적으로 우주에 암흑물질이 충분히 있다면 우주는 팽창을 멈추거나 역행(최후에 대붕괴로 이끄는)하게될 수도 있을 것이다. 실제로는 우주의 팽창이나 수축여부는 암흑물질과는 다른 암흑에너지에 의해 결정될 것이라는 것이 일반적인 생각이다.

[편집] 존재의 증거

암흑물질에 대한 대부분의 증거는 은하 집단들의 연구로 부터 온다. 이런 것들의 대부분이 대략적으로 정적이고 상당히 균일하게 나타나므로 그 중요한 이론에 의해 총 운동에너지는 은하들을 묶으려는 총 중력에너지의 반이 되어야 한다. 그러나 실험적으로 그 규모의 몇배로 훨씬 더 많이 방출되어지고 있음이 발견되어졌으며 이는 보여지는 물질들은 그 집단에서 극히 일부분일 거라는 추측이 이를 설명하기에 가장 직접적인 방법으로 남는다.

중력이론과 새로운 전산분석들로 천문학자들은 현재 암흑물질이 어디에 위치할 것인가를 풀수 있게 되었다. 그 결과는 당신이 암흑물질과 은하들이 정확하게 같은 방식으로 운집되어졌을지의 예상했을 그대로다. 또한 은하 자체는 주로 암흑물질로 이루워져 있다는 시호들을 보인다. ㅡ 예를 들어 은하 내부에서의 회전과 실제 우리 은하 표면의 존재는 은하가 펼쳐진 암흑물질의 무리를 포함하고 있는지를 가장 쉽게 설명해준다.

암흑물질의 위치를 아는 것은 그 물질이 얼마나 존재하는지도 보여준다: 일반물질의 약 7배(우주의 팽창을 멈추게 하기 위해 느리게 하는데 필요한 양의 1/4의 해당된다 생각되어지는)

그것은 시각적으로는 탐지되어질 수 없기 때문에 암흑물질의 구성은 이론상으로만 남는다. (DAMA연구기관에선 지구를 통과하는 암흑물질을 직접적으로 탐지를 주장해오고 있지만, 많은 과학자들이 그러한 증거를 기다리기 보단 회의적인 반응이다.) 은하규모의 블랙홀 같은 커다란 질량들은 시각적 자료의 근거에서 배제되어질 수 있다.