암흑물질

암흑물질 Dark Matter 暗黑物質

우주의 상태로 보아 분명히 있어야 하는 질량인데, 아직 관측이 되지 않고 있는 것들을 총칭한다. 블랙홀이나 비활성 뉴트리노 혹은 원자가 되지 못하고 남은 쿼크 덩어리 또는 에테르 등의 다양한 가설이 제시되고 있다.

현재 우주는 암흑 에너지(Dark Energy) 68%, 암흑 물질(Dark Matter) 27%, 관측 가능한 물질(Visible Matter) 5%로 구성되어 있다.

중력은 질량에서 발생하기 때문에, 어떤 천체에 중력이 미치려면 그 정도 질량을 가진 무언가가 있어야 한다. 그러나 우주에는 중력은 분명 관측이 되었는데 그 중력이 무엇에서 생기는지는 아직 모르는 현상이 많다. 이러한 보이지 않는 질량들을 암흑물질이라 부른다. 물론 우리가 아는 일반적인 입자로 구성된 물질이 단순히 관측이 되지 않아도 당연히 암흑물질의 범주에 들어갈 수 있다. 그러나 이미 암흑물질이 일반적인 물질과는 다르다는 여러 증거들이 존재하기 때문에 바리온으로 이루어진 암흑물질은 존재한다 하더라도 전체 암흑물질의 일부분에 불과할 것이다.

사실 우주는 빛을 내는 항성을 제외하고도 수소와 먼지가 풍부하게 분포해 있다. 이러한 성간 물질의 대부분은 가시광선을 거의 내지 않기 때문에 맨눈으로는 볼 수 없지만 전파나 X선과 같은 다른 파장으로 보거나 성간 소광/적색화와 같이 간접적인 방법으로 탐지가 가능하다. 그러나 암흑물질은 이들과는 완전히 별개의 물질이다. 일단 현재까지 알려진 바에 따르면 암흑물질은 그 어떤 파장으로도 빛이나 입자를 전혀 방출하지 않으며 다른 입자들과 상호 작용을 하지 않기 때문에 중력과 그에 의해 발생하는 중력렌즈 현상을 제외하면 탐지가 불가능하다. 아직까지 검출된 적은 없지만, 태양계나 지구 주변의 공간에도 소량의 암흑물질 입자들이 떠돌아다니고 있을 가능성이 높다. 심지어 지금 이 순간 암흑물질이 당신의 몸을 통과하고 있을 수도 있다.

우주에 분포하는 암흑물질의 양은 관측 가능한 물질보다 훨씬 많다. 위의 사진에 나온 것처럼 우주에 존재하는 물질의 6분의 5가 암흑물질로 이루어져 있을 것으로 추측되고 있다. 즉, 은하 단위에서 작용하는 중력의 대부분은 보이지도 않는 물질에 의한 것이라는 것. 이 때문에 은하의 질량을 보이는 것보다 훨씬 뻥튀기시키는 데에도 암흑물질이 일조하고 있는데, 예를 들면 안드로메다 은하는 우리 은하보다 별의 개수가 2배 이상 많지만, 우리 은하에는 암흑 물질이 훨씬 더 많기 때문에 질량은 비슷하다.

아직 명확한 존재와 구별법, 정의가 확립되어 있지 않고 그 양에 대해 정확히 알려진 바가 없어서 섣부른 추측을 붙이는 것은 금물이다. 게다가 암흑물질의 정체가 채 밝혀지기도 전에 암흑에너지라는 개념을 또 새로 도입해야 할지도 모르는 지경이 되었다. 이 때문에 먼 미래에는 에테르나 플로지스톤과 같이 역사책에나 등장하는 가설이 될 수도 있다는 시각도 존재한다. 물론 현재까지의 주류 과학계는 암흑물질과 암흑에너지 모두 실존하는 것이라고 믿고 있다. 이들의 존재를 가정하면 이론적으로 설명되지 않는 다방면의 현상들을 한꺼번에 설명해주기 때문.