지구는 암흑물질로 된 <머리털>에 감싸여 있다?

지구는 암흑물질로 된 <머리털>에 감싸여 있다?

 

 

 

어쩌면 지구는 암흑물질로 된 <머리털>에 감싸여있는지 모른다. 연구는 NAS의 젯트추진연구소(IPL)의 그레이 프레제우(Gary Prezeau) 씨에 따른 것인데 암흑물질이 기다란 실 같이 되어 있다는 것을 제창하고 있다.

 

암흑물질이란?

 

암흑물질은 우주의 모든 물질. 에너지 중에 약27%를 차지한다고 한다. 우리들 둘레에 있는 것 같은 통상의 물질은 겨우 5% 정도라고 하니까 그것에 비하면 4분의 1 남짓한 크기의 비율이라고 말할 수 있다. 그러나 암흑물질의 검출을 목표로 지금까지 많은 실험을 해 왔지만 직접 검출된 일은 없다.

이번 주목하는 암흑물질에 대하여는 우주에 관한 많은 관측결과에서 과학자들은 그 존재를 확신하고 있다. 암흑물질에 의한 중력을 고려하지 않으면 설명할 수 없는 관측결과가 많다. 또 과학자들은 그 관측에서 우주에 어느 만큼의 암흑물질이 존재하는지를 측정해왔다.

현재의 이론으로는 암흑물질은 너무나 움직이지 않으므로 <차다.(冷)> 빛을 내지 않고 또 빛과 영향하지 않는다.(상호작용하지 않음)는 의미로 <어둡다>고 한다. 예를 들면 은하에는 매우 많은 별들이 존재하지만 은하는 암흑물질의 밀도의 흔들림에 따라 형성된다고 한다. 중력이 풀과 같은 작용을 하여서 통상의 물질과 암흑물질이 함께 굳어져서 은하가 되고 있다.

 

머리털 같은 암흑물질

 

논문이 발표된 당시까지 행해진 연구나 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 같은 속도로 움직여서 은하의 둘레를 도는 암흑물질이 각각 가늘고 기다란 흐름과 같은 모양을 하고 있다고 한다.

프레제우(Prezeau) 씨에 따른 이 흐름의 하나하나는 태양계보다 클 때도 있어서 <예를 들면 초코레트와 바닐라아이스크림(vanilla-icecream)을 부드러운 상태일 때 소용돌이처럼 조금만 섞으면 각각의 색깔을 지탱한 채로 양자가 섞인 모양을 볼 수 있다. 은하가 만들어질 때에 중력과 암흑물질이 영향을 서로 끼쳐서 초코레트와 바닐라아이스크림처럼 하나의 흐름 속에 있는 모든 입자는 같은 속도로 움직인다.>(Prezeau 씨).

그러면 이 <흐름>이 지구와 같은 혹성에 접근하면 어떻게 될 것인가. 프레제우(Prezeau) 씨의 분석에 따르면 암흑물질의 흐름이 혹성을 통과하면 그 입자가 초고밀도의 필라멘트(filament/가는 실)를 형성하여 머리털 같은 모양이 된다는 것을 알았다. 통상의 물질이 지구를 관통할 수는 없으나 암흑물질은 그런 영향을 받지 않고 관통할 수가 있다.

한편 중력의 영향을 받아 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 가늘고 기다란 밀도가 높은 머리털 같이 된다. 이 <머리털>에는 암흑물질이 더 밀집하고 있는 <뿌리>와 머리털의 구조가 끝나는 <선단>이 있다. 암흑물질의 흐름이 지구의 핵을 통과한 경우는 암흑물질은 머리털의 <뿌리>에 집중한다. 여기서 입자는 평균적인 밀도의 약 10억 배로 지구에서 약 100만 Km 정도의 자리에 위치한다. 지구와 달의 거리가 약 38만 Km이니까 그 2배에서 3배 정도의 자리이다. 한편 지구의 표면을 흐리게 할 만큼 하여 통과한 흐름의 입자는 머리털 <선단>을 형성하여 지구에서 <뿌리>까지의 거리의 약 2배의 자리에 위치한다. < 혹시 우리들이 그 <뿌리>의 장소를 특정할 수 있다면 거기에 탐사기를 보내어 암흑물질에 관한 중요한 데이터를 얻을 수 있을는지 모른다.>고 프레제우(Prezeau) 씨는 말하고 있다. 프레제우 씨의 시뮬레이션에 따르면 목성의 핵을 통과하는 경우는 흐름에 있는 암흑물질의 밀도보다 다시 1조배라는 고밀도가 된다는 것을 예측하고 있어 암흑물질 검출에 큰 도움이 될는지 모른다.

<암흑물질은 30년 이상의 사이에 모든 직접 검출의 시도에서 벗어났었다. 암흑물질의 <뿌리>는 그 밀도가 높은 것을 생각한다면 매력적인 탐사장소가 될 것이다.>고 IPL의 천문학. 물리학. 기술부문의 치프 사이언티스트(Chief Scientist)인 찰스 로렌스(Charles Lawrence) 씨는 말하고 있다.

 

암흑물질을 사용한 지구의 내부 탐사

 

이들 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻은 또 하나의 발견은 암흑물질의 <머리털>에 지구내부의 밀도가 반영된다는 것이다. 지구에는 내부의 만틀(mantle)이나 외층인 지각이라는 층이 있고 층에 따라 밀도가 다르다. 그들 층이 변하는(천이하는) 부분에 응하여 그 정보가 암흑물질의 <머리털>에 꼬이듯이 하여 반영된다고 한다. 꼬이는 정보를 얻을 수 있다면 이론적으로는 암흑물질을 사용한 지구 등의 혹성 내부가 어떤 층으로 되어 있는지를 조사할 수가 있다. 이들 발견을 뒷받침하는 암흑물질의 수수께끼를 해명하는 데는 새로운 연구가 필요하다고 하지만 혹시 참으로 머리털 같은 암흑물질을 써서 지구의 속을 조사할 수가 있다고 하면 암흑물질도 우리들의 생활에 무연하다고 잘라 말할 수 없다.*

 

글=기타고시 야쓰노리(北越康敬)

일본어원문=地球はダークマターでできた「髪の毛」に囲まれている

출처= news.yahoo.co.jp › articles