암흑물질이 있다고 생각한 이유는 무엇인가요?
과학자들이 우리 눈에 보이지도 않을 뿐더러 관측도 할 수 없는
암흑물질이라는 존재가 우주에 있다고 생각한 이유는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
운동을 설명하기 위해 중력의 존재를 고려할 때, 현재 알려진 물질만으로는 설명이 어려운 경우가 있습니다. 암흑물질의 존재는 이러한 중력 작용을 설명하는 데 도움이 됩니다. 천체들의 분포와 우주의 대규모 구조를 관측하면, 암흑물질이 존재할 가능성이 있는 것으로 나타납니다. 암흑물질은 중력에 의해 다른 물질과 상호작용하지만, 빛을 방출하지 않기 때문에 직접적으로 관측되지 않습니다 천체들의 운동을 관측하면, 암흑물질에 의한 중력 작용을 포함한 복잡한 운동 패턴이 나타납니다. 이러한 관측 결과는 암흑물질의 존재를 시사합니다.
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 가능합니다. 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.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.과학자들이 우주에 암흑물질이 존재한다고 생각하는 이유는, 우주가 관측된 것보다 훨씬 더 많은 질량을 가지고 있다는 것을 알았기 때문입니다.
우주가 팽창하고 있다는 것을 알게 된 후, 과학자들은 우주의 팽창 속도를 계산했습니다. 우주의 팽창 속도는 우주의 질량에 따라 달라집니다. 우주의 질량이 많을수록 우주의 팽창 속도가 느려집니다. 하지만, 과학자들이 계산한 우주의 팽창 속도는 우주의 질량만으로는 설명할 수 없을 정도로 느립니다.
과학자들은 우주의 팽창 속도를 설명하기 위해, 우주에 암흑물질이 존재한다고 생각했습니다. 암흑물질은 우리 눈에 보이지 않고, 관측할 수 없지만, 중력을 가지고 있습니다. 암흑물질의 중력이 우주의 팽창 속도를 느리게 만들고 있습니다.
천체들의 운동을 관찰하고 그들의 중력 상호작용을 계산하는 과정에서 예상된 중력과 실제 중력이 일치하지 않는 현상을 관찰할 수 있었습니다. 이러한 관찰 결과는 우주에서 추가적인 중력 작용 요소가 존재한다는 가설을 제기하게 되었습니다.
우주의 대량 구조, 예를 들면 은하단의 형성과 분포, 은하 군집의 움직임 등을 설명하기 위해서는 추가적인 중력 작용 요인이 필요했습니다. 암흑물질 가설은 이러한 현상을 설명하는데 도움이 되었습니다.
빅뱅 이론에 따르면 초기 우주는 매우 밀집하고 뜨거웠으며, 빅뱅 이후에 지금까지 우주가 팽창하는 과정에서 많은 에너지가 방출되었습니다. 이 과정에서 발생한 우주 배경 복사 세기를 분석한 결과, 암흑물질이 우주의 대부분을 차지하고 있을 가능성이 높다는 결론이 나왔습니다.
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.
암흑물질이 존재한다고 생각하는 이유는 에너지 보존 법칙을 기반으로 나오게 되었습니다. 우주가 초창기에 대폭발하여 팽창하면 그만큼 에너지가 감소해야 하는데 실제로는 어느 정도 차이가 있었고, 그걸 설명할 수 있는 것이 가상의 물질인 암흑물질 입니다. 현재까지 이에 대한 연구가 지속되고 있으면 아직까지 밝혀진 것은 없습니다. 이에 대해 설명을 쉽게 한 유튜버 SOD 님의 암흑물질 관련 영상을 보시면 더 쉽게 이해하실 것이라 봅니다.