천문학자들은 ‘암흑물질’이라 불리는 미지의 물질이 존재한다는 사실을 입증했다고 밝혔습니다. 암흑물질은 우주상에서 우리가 눈으로 볼 수 있는 일반 물질들보다 더 많이 존재하고 있는 것으로 알려졌습니다.

이번에 천문학자들은 2개의 거대한 은하단들이 충돌하는 광경을 관측함으로써 암흑물질이 존재한다는 증거를 발견했습니다.

지금까지 암흑물질은 하나의 가설에 불과했습니다. 암흑물질은 70년 전에 처음으로, 우주 공간을 유별나게 빠른 속도로 이동하는 은하들 가운데 왜 어떤 은하들은 서로 떨어져서 움직이지 않는지를 설명하기 위해 처음 제기됐습니다.

과학자들은 우리 눈에는 보이지 않는 어떤 물질이 중력을 충분히 발휘해 은하들을 서로 결속시킨다는 가능성을 제기했습니다. 그러나, 미국의 아리조나 대학교의 더글러스 클로우 천문학자는 보이지 않는 물질의 개념이란 곤란하다고 말합니다.

클로우 천문학자는, 천문학자들이 오랫동안 자신들이 관측한 것을 설명하기 위해 실제로 존재여부가 알려지지 않은 어떤 물질을 이용해야만 하는 다소 난처한 입장에 놓여있었다고 말했습니다.

그러나, 이제 이러한 현실은 바뀌게 됐습니다. 이번에 클로우씨와 동료 천문학자들이 미국 항공우주국 나사 (NASA)의 챤드라 (Chandra) 엑스선 망원경을 이용해 이룬 성과 덕분입니다.

이들은 2개의 거대한 은하단들이 충돌하는 것을 관측했는데, 이 충격이 워낙 강력해서 정상 물질과 암흑물질이 서로 떨어져 나왔습니다. 천문학자들이 암흑물질의 중력을, 은하들과 은하단들의 고온 가스에서 관측되는 정상 물질의 중력과 비교.측정함으로써 암흑물질을 탐지하는 것이 전보다 수월해졌습니다.

클로우 천문학자는 이번 관측으로 암흑물질은 단연 존재하고 우주상의 모든 물질들의 절대다수가 암흑 물질이라는 사실이 처음으로 입증됐다고 말했습니다 .

이번에 충돌한 두개의 거대한 은하단들은 시간당 천 600 만 킬로미터의 놀라운 속력으로 서로를 관통했습니다. 이 과정에서, 두 은하단속에 있던 고온 가스로 이뤄진 빛나는 물질들이 대량으로 서로 마주쳐 속력을 늦췄습니다.

그러나, 암흑물질은 계속해서 움직였습니다. 암흑물질은 정상 물질과 이 같은 방식으로 상호작용하지 않기 때문입니다.

이때, 암흑물질의 거대한 중력이 뒤에서 먼 물질로부터 방출되는 빛을 왜곡시킨 것이 허블우주망원경과 대형의 지상 망원경들에 의해 관측돼, 연구원들은 충돌 당시 암흑물질이 있었다는 것을 알 수 있었습니다.

중력렌즈현상으로 불리는 이러한 빛의 왜곡현상은 물질들을 확대해 암흑물질의 중력이 없는 상황에 비해 물질들을 더 크게 보이게 만듭니다. 이번 관측에 참여하지 않은 시카고 대학교의 천문학자, 숀 캐씨는, 이번 관측은 암흑물질이 존재한다는 사실을 확증했다는 점에서 희소식이라고 말했습니다.

캐롤씨는 전세계 소립자 물리학 연구소들이 암흑물질의 성질들을 밝혀내기 위해 암흑물질을 포착하는데 노력하고 있다고 말했습니다. 캐롤씨는 물리학자들이 이제 우주에서 찾을 수 있는 어떤 새로운 입자가 확실히 존재한다고 말했습니다. 이 사실은 우주학자들에게는 무엇을 생각해야 할런지, 즉 암흑물질의 유형들을 생각하고, 경험론자들에게는 우주에 나가 이 입자를 찾기위해 무엇을 해야하는지 알려준다는 점에서 희소식이라고 캐롤씨는 덧붙였습니다.

최근 발견이 나오기 전에는 일부 천문학자들은 암흑물질 대신 다른 이론을 제기했습니다. 이들은 정상 물질의 중력이 거대한 은하들과 은하단들에서는 보다 강력할 수 있다는 가능성을 제시했습니다. 그러나, 아리조나 대학교의 천문학자 클로우씨는 이번의 새로운 발견은 중력의 힘이란 어디서든 다 똑같다는 것을 보여준다고 지적했습니다.

클로우씨는 이러한 관측들은 암흑물질의 추가적인 물질의 뒷받침 없이는 설명하기 쉽지 않다면서, 이러한 물질은 별의 집단, 곧 성군의 대부분을 이루는 것이라고 지적했습니다.

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  Astronomers say they have proven the existence of dark matter, an elusive form of matter believed to be much more abundant in the universe than the ordinary matter we can see. VOA's David McAlary reports that detection came when they observed two massive clusters of galaxies colliding.


Until now, dark matter was just a hypothesis. It was first proposed more than 70 years ago to explain why some galaxies that moved through space at an unusually rapid speed did not fly apart. Scientists suggested that some unseen type of matter exerted enough gravitational pull to keep them together.

But University of Arizona astronomer Douglas Clowe [Pron: KLO] says the notion of unseen matter has been discomforting.

"Astronomers have long been in the slightly embarrassing position of having to explain their observations using something that we didn't know actually existed."

But that has changed as the result of work Clowe and colleagues have done with the U.S. space agency's orbiting Chandra x-ray telescope. They have witnessed the collision of two massive clusters of galaxies, an impact so great that it has split normal and dark matter apart. This made it easier for them to detect dark matter by measuring its gravitational force apart from the gravity of the normal, observable matter in the stars and hot gases of the clusters.

"This provides the first direct proof that dark matter must exist and must make up the majority of the matter in the universe."

The two galaxy clusters passed through each other at an incredible speed of 16 million kilometers per hour. As they did, the bulk of the luminous matter in the two clusters, which is in the form of hot gases, bumped into each other and slowed down. But the dark matter sailed ahead because it does not interact with normal matter the same way.

The researchers could tell the dark matter was there because the Hubble Space Telescope and large ground telescopes showed that its huge gravitational force bent light coming from distant objects behind it. This distortion, called gravitational lensing, magnified the objects, making them appear larger than if dark matter's gravity had been absent.

"The great news about this is that it is the once and for all the case that you can say dark matter does exist."

This is Sean [SHAWN] Carroll, a cosmologist at the University of Chicago who was not involved in the observations. He says particle physics laboratories around the world are trying to capture dark matter in an effort to determine its properties.

"So there absolutely is a new particle that physicists get to go out there and find. That's great news because it tells theorists what to think about -- to think about models for dark matter -- and experimentalists what to do to go out there and look for that particle."

Before this latest finding, some astronomers had proposed an alternative to dark matter. They suggested that ordinary matter's gravity might be stronger on the massive scale of galaxies and galaxy clusters. But Douglas Clowe says the new work shows that gravity's force is the same everywhere.

"There is simply no way to explain these observations without having an additional source of matter, which is the majority of the mass of this cluster."