암흑물질 '없는' 은하 발견… "기존 우주론 반박 증거"
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질량이 우리 은하의 몇 배나 되는 거대한 은하임에도 암흑물질이 '거의 없는' 은하가 발견됐다.
암흑물질 이론에 따르면 NGC 1277 정도의 질량을 가진 은하엔 암흑물질이 최소 10%는 있어야 하지만 이론과는 다른 분석결과가 나온 것이다.
암흑물질(dark matter)은 은하의 내부에 가득 차 은하의 질량을 이루고 있을 것으로 추측되는 물질이다.
그 과정에서 NGC 1277 은하가 거의 별의 질량으로만 이뤄져 있고, 암흑물질이 없는 것으로 분석됐다.
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질량이 우리 은하의 몇 배나 되는 거대한 은하임에도 암흑물질이 '거의 없는' 은하가 발견됐다. 암흑물질을 포함해 현재 학계에서 받아들여지고 있는 우주론 모델을 반박하는 증거가 될 수도 있을 것으로 보인다.
스페인 카나리아제도 천문학연구소(IAC)는 19일(현지시간) 학술지 '천문학과 천체물리학'에 새로운 원형은하 NGC 1277을 관측했다고 발표했다.
연구진에 따르면 NGC 1277 은하의 질량에서 암흑물질이 차지하는 질량이 5% 미만으로 분석됐다. 암흑물질 이론에 따르면 NGC 1277 정도의 질량을 가진 은하엔 암흑물질이 최소 10%는 있어야 하지만 이론과는 다른 분석결과가 나온 것이다.
암흑물질 이론은 1933년에 처음 등장했다. 우주에 존재하는 물질의 68%는 암흑에너지, 27%는 암흑물질로 이뤄져 있다고 설명한다. 암흑물질(dark matter)은 은하의 내부에 가득 차 은하의 질량을 이루고 있을 것으로 추측되는 물질이다. 아직 실제로 관측된 적 없어 '가상의' 물질이라고도 불린다.
암흑물질은 강력한 중력으로 우주에 흩어져 있는 각종 입자와 가스를 끌어모아 천체를 구성한다. 과학자들은 빠르게 회전하는 은하단에서 은하가 튕기지 않도록 붙잡는 정체불명의 힘도 암흑물질일 것으로 추정한다.
세바스티안 카메룬 IAC 연구원은 "최초의 은하가 어떻게 형성됐는지 이해하기 위해 NGC 1277을 관측하기 시작했다"고 설명했다. 연구진은 일체형 필드분광기로 은하 내 질량 분포를 약 2만광년 반경까지 계산할 수 있는 지도를 만들었다. 그 과정에서 NGC 1277 은하가 거의 별의 질량으로만 이뤄져 있고, 암흑물질이 없는 것으로 분석됐다. 있다 하더라도 5% 미만일 것이라는 게 연구원들의 추론이다.
연구진 중 한명인 안나 페레-마테우 IAC 연구원은 NGC 1277에 암흑 물질이 부족한 이유에 대해 "두 가지 가설이 있다"고 말했다. 먼저 NGC 1277이 자신이 속한 은하단 내의 주변 매질과 중력적 상호작용을 하는 과정에서 암흑물질이 사라졌을 가능성이다. 두번째 가설은 원시은하의 조각을 합쳐 새 은하를 만드는 과정에서 은하가 암흑물질을 몰아냈고, 이로 인해 NGC1277 같은 은하가 탄생했을 수도 있다는 것이다.
이그나시오 트루히요 연구원은 "기존 암흑물질 이론과 관측 결과가 불일치하는 건 하나의 수수께끼"라며 "이는 기존 우주 모델에 대한 도전이 될 수도 있다"라고 말했다.
[박건희 기자 wissen@donga.com]
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