천문학과 물리학에서 언급하는 '암흑물질'이란 무엇인가요?

Question

우주를 구성하는 물질에 대한 호기심은 아직 충족되지 않고있다고 합니다. 지금까지 밝혀진 우주 구성 물질외에 '암흑물질'이라는 것은 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

아직 암흑물질이 어떤 입자로 이루어져 있는지 밝히진 못하였습니다. 하지만, 암흑물질의 존재를 가정하게 되면 기존 이론으로 설명하지 못한 현상들을 설명할 수 있습니다. 암흑물질이란 질량을 가지고 있어 중력에 의한 상호작용(힘을 받거나 행할 수 있음)은 하지만, 전자기력과 상호작용하지 않는 물질입니다. 즉, 전자기력과 상호작용하지 않는다는 것은 전기적 중성이며 빛과 상호작용하지 않는다는 의미이고 눈으로 보이지 않는다는 의미입니다.

하지만 중력과 상호작용하기 때문에 증거가 되는 현상들이 있습니다. 그 현상들로는 은하 내의 은하 중심으로부터 거리에 따른 행성과 별의 공전 속도 그래프, 중력 렌즈 효과, 총알 은하단 등이 있습니다.

현재는 기존 이론으로 설명하지 못한 현상에 대해 암흑물질을 도입해 설명하고 있으며, 암흑물질이 어떠한 입자로 구성되어있는지 많은 이론들이 존재하지만, 암흑물질의 입자를 발견하진 못하였습니다. 이를 발견하기 위해 우리나라를 포함해 세계적으로 연구가 지속되고 있습니다.

Answer 2

우주에 있는 은하의 질량을 직접 잴 수는 없으나, 여러 방법으로 질량을 잴 수 있습니다.

별들의 밝기(광도 질량) 등이나 움직임을 보고 질량(역학적 질량)을 유추할 수 있는데,

광도 질량 = 역학적 질량이어야 정확히 쟀다고 볼 수 있습니다.

그런데 실제로 이 값은 너무 다르고, 역학적 질량이 4배 이상 무겁게 나타납니다.

즉, 빛으로만은 측정할 수 없는 어둠의 질량이 있다는 뜻이 되고, 이것이 암흑물질이라고 예상하고 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

암흑물질은 암흑에너지와 같이 우주의 팽창속도가 중력이 있음에도 불구하고 가속팽창하는 이유를 설명하기 위해 만들어낸
가상의 물질입니다.

즉, 이론상으로 계산을 위한 물질들이고, 이를 발견하기 위한 많은 노력들이 있지만 아직 관측되지는 않았습니다.

감사합니다.