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astronomy

우주의 대부분은 보이지 않는다.(2)

사용자 글래스애니멀 2019. 10. 10. 10:25

암흑 물질이란 무엇인가?
1980년에 널리 알려진 루빈의 은하 회전속도 곡선은 암흑 물질이 존재한다는 시작적 증거 였다. 그런 증거가 점차 증가하긴 했지만,암흑 물질의 정체에 대한 수수께끼는 남아 있었다. 암흑 물질은 직접 관측할 수 있는 대상이 아니다. 

우리는 그 영향만, 구체적으론 오로지 그 물질의 중력의 영향만 탐지할 수 있다. 암흑 물질은 아마 전혀 보이지 않는물질일 것이다.

 

우리는 천문학자가 되어 우주를 연구하고 있는줄 알았는데 이제 와서 보니 그중 빛나는 5퍼센트를 연구하고 있을 뿐이다.  - 베라루빈-

 

더 많은 데이터로 해결되지 않는 관측상의 문제란 없다. - 베라루빈-

 

은하의 바깥쪽 영역은 예상보다 훨씬 빨리 움직인다.

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은하는 회전하면서 분해되지 않으려면, 눈에 보이는 질량을 띄고 있어야 한다.

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질량은 보이지 않는 암흑 물질에서 비롯한다. 우주에는 보이는 물질보다 암흑 물질이 여섯 배 더 많다.

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우주의 대부부은 보이지 않는다.

 

근원에 대한 추측
암흑 물질은 일반 물질로 이루어진 초고밀도 천체인데 너무 어두워서 관측되지 않는 것으로 본다. 천문학자들은

그런 천체를 ‘마초(MACHO)’라고 명명했다. 이는 ‘헤일로를 이루고 있는 거대 질량체(MassiveCompact Halo Object)’를 줄인 말이다. 마초의 예로는 블랙홀, 중성자별, 백색 왜성과  갈색 왜성 등이 있다. 이들은 은하 헤일로를 차지하고 

있다. 은하 헤일로는 은하의 빛나는 중심 원반부를 둘러싸고 널리 퍼져있는 어두운 영역인데,그런 까닭에 눈으로 
보기가 힘들다. 마초는 명백히 그런 곳에 존재하지만, 현재의 추정치에 따르면 암흑물질의 극히 낮은 비율을 차지할 

뿐인 듯 하다. 또 다른 가설의 핵심은 ‘윔프(WIMP)’,즉 ‘약하게 상호 작용을 하는 무거운 입자다. 이 개념은 무엇보다도 소립자 물리학에서 말하는 초대칭 이론에 기초한다. 이는 에너지와  \일반 물질에 대한 새로운 설명을 내놓는다. 
에너지와 물질은 뚜렷이 구별되는 두 가지 아원자 입자 집단을 이루는데,초대칭 이론에 따르면 그런 두 집단은 ‘초소립자’의 활동 덕분에 상호 작용을 한다. 윔프라는 암흑 물질은 우주의 초기 에 두 가지 입자에서 떨어져 나온 초소립자들일 수도 있고,처음부터 계속 그곳에 존재해온 물체일 수도 있다. 끝으로,암혹 물질은 우리가 아는 우주와  다른 공간

차원에 존재하는 또 다른 몇몇 우주 때문에 나타나는 관측 가능한 결과일지도 모른다. 어쩌 면 그런 우주들의 물질은 

서로 몇 센티미터 떨이진 아주 가까운 곳에 있을 수도 있는데,각 우주의 복사선이 해당 우주의 시공간 안에 갇혀 

있다 보니 한 우주에서는 다른 우주가 전혀 보이 지 않을 수도 있다. 하지만 보이지 않는 우주에 있는 물질의 중력적

 영향력은시공간의 구부러짐을 통해 우리 우주로 새어 들어올지도 모른다.
암흑 물질을 설명하는 일은 천문학에서 ' 매우 중대한 문제로 남아 있다. 1999년에는 훨씬 난해한 듯한 현상이 발견되었다.  우주의 68퍼센트는 일반 물질도 암흑 물질도 아닌 이른바 암흑 에너지라는 사실이 알려진 것이다. 우주에서 암흑 물질은 27퍼센트를 차지하고,가시 물질은 겨우 5퍼센트를 구성한다.

 

베라루빈

필라델피아 베라 쿠퍼라는 이름으로 태어난 루빈은 뉴욕 주 북부의 바사 대학에서 첫 학위를 받은 다음, 프린스턴 대학원에 입학지원서를 냈지만 그녀의 지원서는 무시되었다. 1975년까지 프린스터 대학은 여성의 천문학 대학원 입학금지했기 때문이다. 그 대신 루빈은 코넬 대학에서 공부를 계속하며 리처드 파인먼과 학스 베테 같은 거장들의 지도를 받았다.

그녀는 얼마 후 워싱턴의 조지타운 대학에서 조지 가모브의 지도하에 박사학위를 취득했다.

1945년에 발표된 그녀의 학위 논문에서는 은하들이 함께 모이는 경향이 있다고 결론 지었는데, 이는 1970년대 말에 가서야 존 후크라의 연구로 비로소 충분히 탐구된 사실이었다. 루빈은 메릴랜드 주의 한 대학에서 학생들을 가르치다가 조지타운 대학으로 돌아온 다음 1965년 카네기 연구소로 적은 옮겼다. 그녀는 바로 그곳에서 은하 회전에 대한 연구를 수행했고 그 이후로 줄곧 그곳에 적을 두고 있었다.

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