암흑물질Dark Matter

한마디로 말하면

우리가 밤하늘에서 보는 별과 행성, 그리고 우리 몸을 이루는 모든 물질을 합쳐도 우주 전체의 약 5%밖에 되지 않아요. 나머지 95%는 정체를 알 수 없는 것들로 채워져 있는데, 그중 우주의 약 27%를 차지하는 보이지 않는 물질을 '암흑물질(Dark Matter)'이라고 불러요. 빛을 내지도 않고 빛을 반사하지도 않아서 어떤 망원경으로도 직접 볼 수 없답니다.

어떤 원리일까요?

눈에 보이지 않는데 과학자들은 어떻게 암흑물질이 있다는 걸 알았을까요? 바로 물체들이 서로 끌어당기는 힘인 '중력' 때문이에요. 은하는 수많은 별이 모여 팽이처럼 빙글빙글 돌고 있어요. 계산대로라면 은하 바깥쪽에 있는 별들은 안쪽보다 천천히 돌아야 하고, 너무 빨리 돌면 튕겨 나가야 해요.

그런데 실제로 관측해 보니 바깥쪽 별들도 안쪽 별 못지않게 엄청나게 빠른 속도로 돌고 있었어요. 별들이 튕겨 나가지 않도록 보이지 않는 무언가가 강한 중력으로 별들을 꽉 붙잡아 주고 있다는 뜻이에요. 또 멀리서 오는 별빛이 이 보이지 않는 물질의 중력 때문에 휘어지는 '중력렌즈' 현상을 보고도 암흑물질의 존재를 확인할 수 있어요.

생활 속에서 비유하면

바람이 부는 날 밖을 내다본다고 상상해 보세요. 우리 눈에 공기의 움직임인 바람은 직접 보이지 않아요. 하지만 나뭇가지가 흔들리고 낙엽이 날아가는 모습을 보면 눈에 보이지 않아도 바람이 불고 있다는 사실을 확실히 알 수 있어요. 암흑물질도 마찬가지예요. 그 자체는 보이지 않지만 주변의 별과 은하를 움직이는 힘을 보고 거기에 무언가 있다는 것을 알아내는 거예요.

왜 중요할까요?

암흑물질은 우주가 지금 같은 모습을 갖추는 데 결정적인 역할을 했어요. 우주가 처음 탄생한 '빅뱅(대폭발)' 직후, 암흑물질이 먼저 중력으로 뭉쳐서 거대한 뼈대를 만들었어요. 그 뼈대 속으로 일반 물질들이 끌려 들어가 뭉치면서 별과 은하가 태어났답니다. 즉, 암흑물질이 없었다면 우리 은하도, 태양계도, 지구도 만들어지지 못했을 거예요.

여기에 우주를 점점 더 빠르게 팽창시키는 미지의 힘인 '암흑에너지(약 68%)'까지 더하면, 우리는 아직 우주의 95%를 모르고 있는 셈이에요. 세계 각국의 과학자들은 깊은 땅속에 실험실을 짓고 우주망원경을 띄워 이 수수께끼의 정체를 밝히려 노력하고 있어요.