천문과학 근본 흔드는 우주 5대 수수께끼
천문과학 근본 흔드는 우주 5대 수수께끼
천문학자들은 우주 관측 방면에서 많은 성과를 이루었다. 관측 범위 내의 우주 역사는 137억년이며, 생명이 존재할 수 있는 많은 외계 행성을 발견했고, 무인 탐사선을 쏘아 화성 탐사도 진행했다.
일찍이 과학자들은 항성계 충돌 후 은하단 중에서 암흑 물질을 관측했다.(파란색), 암흑 물질의 함량은 상상을 초월한다.
(NASA)
그러나 인류는 달을 넘어선 지역에는 아직 가지 못했다. 1990년 2월, 미국 NASA(항공우주국)에서 쏘아 올린 외계탐사선 ‘보이저 1호’가 태양계를 벗어났지만, 인류는 대부분 우주 낙하물과 우주망원경을 통해 우주를 이해해 왔다. 우주의 많은 수수께끼가 아직 해결되지 않았고 어떤 것들은 지금까지 믿고 있던 우주 이론의 근본을 흔들고 있다.
암흑 물질
스위스 출신의 천문학자는 우리 은하계 내 별과 별 사이에 빛을 가리는 무언가가 존재한다고 주장했다. 이것을 오늘날 우리는 ‘성간 물질’이라고 부른다. 성간 물질은 은하계 내에 전체적으로 퍼져 있다. 우주의 물질이 무엇인지 우리는 정확히 알지 못한다. 통상 보통 물질이라고 하는 원자와 분자를 생각할 수 있다. 이 보통 물질이 지구와 태양을 만들었고 우주에서 5% 정도를 차지한다.
우주의 약 27%를 차지하는 더 중요한 구성 물질이 있는데 이것이 바로 ‘암흑 물질’이다. 이 물질은 중력을 통해서만 그 존재가 확인된다. 과학자들은 암흑 물질이 어떤 것인지, 도대체 무엇으로 이루어져 있는지 정확히 알 수 없다. 은하계 내에는 수소 가스가 떠돌고 있으며 수소 원자에서 발생하는 전파를 통해 은하의 넓이나 질량을 추정할 수 있다. 암흑 물질은 어떠한 전자기파로도 관측되지 않지만, 질량을 가지고 있으므로 그 물질이 작용하고 있는 중력으로 존재를 알 수 있다.
암흑 에너지
27%의 암흑 물질과 보통 물질 5%를 뺀 나머지 68%는 무엇일까? 20세기 말, 두 개의 독립 물리학 연구는 우주 안에 있는 물질들의 중력을 모두 합친 것보다 더 큰 어떤 힘이 우주를 팽창시키고 있다고 추측했다. 이 힘을 ‘암흑에너지’라고 한다. 암흑에너지는 우주에 널리 퍼져 있으며 만유인력과 정반대되는 밀어내는 힘으로, 우주 팽창을 가속하는 역할을 한다. 기존 과학 이론으로 보면 모든 물질은 중력을 가지므로 만약 우주를 팽창시키는 암흑 에너지가 없다면 우주 자체가 물질들의 중력에 의해 수축해야 한다. 우주는 대부분이 인간이 측정할 수 없는 에너지 형식으로 존재하며, 측정기로는 암흑 에너지 존재에 대한 간접적인 추론만 가능할 뿐 실체는 아직 밝혀지지 않고 있다.
숨은 물질
사람들을 더 놀라게 하는 것은 암흑 물질과 암흑 에너지 그리고 보통 물질 외에도 우주에는 일종의 ‘숨은 물질’이 있다는 것이다. 과학자들은 암흑 물질은 중입자이며, 중입자는 양성자와 전자의 더 미시적인 물질을 구성한다고 여긴다.
콜로라도 대학의 한 천문학자는 2008년에 중입자는 온도가 너무 낮아서 관측하기 어렵다고 밝혔다. 중입자는 양성자와 전자를 구성하는 더 미시적인 물질일 뿐만 아니라 별과 별 사이 공간의 공동(空洞)을 구성하는 물질이기도 하다. 그러나 중입자와 관련된 사실은 여전히 진일보된 검증이 필요하다.
천체 폭발
우주의 별 중 태양보다 10배 정도 무거운 별들은 생을 대폭발로 마감한다. 이때 별은 태양이 100억 년 동안 방출할 에너지를 한꺼번에 방출하며 태양 10억 개 밝기로 빛나는 초신성(Supernova)이 되고 별의 중심핵은 수축해 아주 작은 중성자별이 되거나 블랙홀이 된다. 이것을 ‘초신성 폭발’이라 부른다.
과학자들은 천체 폭발이 만들어낸 잔해가 바로 초신성이라는 것을 관측했지만, 폭발의 원인은 여전히 수수께끼다. 과학자들은 무엇이 천체 폭발을 초래했는지 그 메커니즘을 모른다.
과학자들은 2016년 3월 처음으로 케플러 망원경을 사용하여 천체 폭발 가시광선을 보았다. 폭발이 발생한 천체는 지구로부터 12억 광년이 떨어져 있으며, 그 지름은 태양의 500배로 추정된다. 폭발의 충격파는 20분 정도 지속되지만, 우주의 연령과 비교하면 찰나에 지나지 않는다.
우주 방사선
우주는 도처가 다 방사선이다. 그러나 그 출처, 특히 고에너지 방사선의 출처를 알아내는 것은 거의 불가능하다. 과학자들은 2013년 2월, 4년 동안 페르마 감마 우주 망원경을 사용하여 두 은하계 사이의 두 초신성을 집중시켰고, 그곳에서 감마선이 쏘아진다고 판단했음을 발표했다.
출처: http://www.epochtimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=397521