암흑물질 이론 뒤집을 현상 발견

우리은하 주위에 거대한 천체 구조

우리은하 주변에서 수많은 위성은하들과 성단으로 이루어진 광범위한 구조가 발견돼 암흑물질 가설을 뒤집을 증거로 대두되고 있다고 스페이스 닷컴이 3일 보도했다.

독일 본 대학 연구진은 우리은하 주위에 우리은하의 지름보다 10배나 큰 수백만광년에 걸쳐 펼쳐져 있는 위성은하들과 성단의 구조가 발견됐다면서 이는 기존 암흑물질 가설과 어긋나는 것이라고 영국 천문학 월보에 발표했다.

암흑물질은 우주의 약 23%를 차지하는 보이지 않는 물질로, 직접 관측되지는 않지만 주변 물질에 미치는 중력 작용에 의해 간접적으로 측정되는데 일반물질로 이루어진 이처럼 거대한 천체들의 존재는 암흑물질이 존재할 가능성을 배제하는 것이다.

과학자들은 우리은하가 폭 약 10만 광년인 중심부의 막대형 구조에서 평평한 원반 모양으로 뻗쳐있는 거대한 가스와 먼지 '팔'들 외에 약 3000억개의 별들로 이루어진 것으로 추측하고 있다.

또 수많은 작은 위성은하들과, 늙은 별들이 밀집한 구상(球狀)성단들이 우리은하의 중심부로부터 각기 다른 거리를 돌고 있다.

그런데 이번 연구에서 과학자들은 우리은하의 은하면과 직각을 이루는 면에 이와는 다른 천체들이 분포하고 있음을 발견했다. 새로 발견된 구조는 우리은하로부터가깝게는 약 3만3000광년, 멀리는 100만광년까지 뻗어 있는 것으로 나타났다.

연구진은 다양한 최신 자료를 종합해 우리은하 주변의 천체 센서스를 실시한 결과 우리은하 주변 영역에는 '고전적인' 밝은 위성은하들 외에 최근에야 발견된 보다희미한 은하들이 분포하고 있음을 발견했다.

이들은 "분석이 완료되자 새로운 이웃의 그림이 나타났다"면서 "새로 나타난 각기 다른 종류의 물체 분포가 놀라울 정도로 서로 일치했다"고 밝혔다.

이처럼 각기 다른 종류의 천체들이 우리은하 주위를 돌면서 별들과 물질, 가스 등을 떨어뜨려 궤적과 일치하는 기다란 흐름을 형성했으며 이처럼 분리돼 나온 물질역시 은하면과 구상성단의 면과 방향이 일치하는 것으로 나타났다.

연구진은 "이는 물체들이 현재 은하면 안에 위치하고 있을 뿐 아니라 그 안에서 움직이는 안정적인 구조를 이루고 있음을 보여준다"고 설명했다.

이런 은하의 배열은 암흑물질에 관한 기존 가설로는 설명될 수 없는 것이라고 연구진은 지적했다.

이들은 "물리학의 표준 이론에 따르면 위성은하들은 우리은하에 붙잡히기 전에 개별적인 천체로 형성됐겠지만 수많은 방향에서 왔을 것이기 때문에 이처럼 얇은 면안에 분포되는 결과가 나오기는 거의 불가능하다"고 말했다.

연구진은 이처럼 예상치 못한 위성은하들의 배열을 가져온 것은 다른 힘일 가능성이 있다면서 "이들 위성은하와 성단들은 두 개의 은하가 충돌한 단일 사건에서 형성됐음이 틀림없다"고 단언했다.

은하들의 상당 부분이 강력한 중력과 기조력에 의해 뜯겨 나가는 이런 은하간 충돌은 비교적 흔한 일이며 이런 사건의 결과로 꼬리가 생기고 이곳에서 성단이나 왜은하 같은 새로운 천체들이 탄생하기도 한다고 연구진은 설명했다.

이들은 "우리은하가 약 110억년 전 다른 은하와 충돌해 다른 은하가 물질의 상당부분을 잃었으며, 이렇게 빼앗긴 물질이 위성은하들과 젊은 성단을 형성해 은하 중심부에서 불거져 나온 것으로 보인다"고 말했다.

연구진은 "우리의 연구 모델에 따르면 암흑물질의 존재 가능성이 배제되고 있어 기존 우주 이론의 중심축을 위협하게 된다"면서 "우리는 이를 우주에 관한 새로운 이해로 이어질 패러다임 변화의 시작으로 본다"고 말했다.

디지털뉴스팀