암흑물질의 정체에 대한 가설들: 우주를 지배하는 미지의 물질

우주는 우리 눈에 보이는 것보다 훨씬 더 많은 비밀을 품고 있습니다.

그중에서도 '암흑물질(Dark Matter)'은 우주 질량의 약 27%를 차지하고 있으면서도, 아직까지 직접적으로 관측되지 않은 수수께끼의 존재입니다.

이 포스팅에서는 암흑물질의 정체를 둘러싼 다양한 가설들과 그것이 의미하는 바를 자세히 탐구해보겠습니다.

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암흑물질은 빛을 방출하지도 흡수하지도 않기 때문에 망원경으로 관측할 수 없습니다.

하지만 은하의 회전 속도, 중력렌즈 현상, 우주 마이크로파 배경 복사 분석 등을 통해 그 존재는 간접적으로 입증되고 있습니다.

즉, 눈에 보이지는 않지만 분명히 그 존재를 느낄 수 있는 실체인 것입니다.

WIMP(약하게 상호작용하는 질량 입자)는 현재 가장 널리 수용되는 암흑물질 후보입니다.

이들은 전자나 쿼크처럼 기본적인 입자이지만, 전자기력을 거의 느끼지 않아 탐지하기 어렵습니다.

입자 가속기와 지하 탐지기를 활용한 WIMP 탐색 실험들이 현재도 활발히 진행 중입니다.

액시온은 이론상 존재하는 초경량 입자로, 전자기장과 약하게 상호작용한다고 가정됩니다.

이 가설은 우주의 초기 상태와 양자역학적 문제를 해결할 수 있는 열쇠로 주목받고 있습니다.

최근에는 액시온이 전자기장을 통해 특정 신호를 방출할 수 있다는 실험적 제안도 나와 있어, 연구가 진전되고 있습니다.

MACHO(Massive Compact Halo Object)는 블랙홀, 백색왜성 등 별의 잔해들이 암흑물질의 정체일 수 있다는 이론입니다.

이는 중력렌즈 현상을 통해 일부 관측되었지만, 전체 암흑물질을 설명하기에는 양이 부족하다는 결론에 이르렀습니다.

따라서 현재는 지지 세력이 많지 않은 편입니다.

MOND(수정된 뉴턴 역학)는 암흑물질이 존재하는 대신, 중력 법칙 자체가 은하 규모에서 다르게 작용한다고 주장합니다.

일반 상대성 이론을 확장하는 방식으로 중력을 재해석하려는 시도이며, 일부 은하 운동을 잘 설명하기도 합니다.

하지만 우주 마이크로파 배경 복사 등 다른 우주적 관측과는 잘 맞지 않아, 현재로서는 소수 의견입니다.