+ 지구 주위에 ‘머리카락 닮은 암흑물질’ 존재 / ‘죽은 별’ 들의 무덤 포착

 

 

 

지구 주위에 ‘머리카락 닮은 암흑물질’ 존재

 

입력: 2015.11.26 10:22

 

 

 

▲ 지구 주위에 머리카락 같은 암흑물질이 둘러싸고 있다.

NASA/JPL

 

암흑물질은 우주를 구성하는 물질과 에너지 가운데 약 27%를 차지하고 있지만 눈에 보이지 않는 신비한 물질이다. 또한 전자파로도 감지할 수 없지만 그 주변에 미치는 중력의 영향을 관찰함으로써 암흑물질의 존재는 확실시되고 있다.

 

1990년대에 행해진 계산과 지난 10년간 진행된 시뮬레이션에 따르면, 암흑물질은 우리 은하의 자전 속도와 똑같이 이동하는 ‘세밀한 입자의 흐름’을 형성한다.

 

그런 입자의 흐름이 지구와 같은 행성에 접근했을 때 어떤 일이 일어나게 될까.

 

그 답을 얻기 위해 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 게리 프리조 박사가 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했다.

 

그 결과, 암흑물질의 흐름이 지구를 통과하게 되면 입자가 모여 초고밀도의 필라멘트 모양 암흑물질이 되는 것으로 나타났다. 이런 암흑물질의 흐름은 지구에 마치 머리카락이 자라난 것처럼 보인다.

 

우주의 약 5%를 차지하는 눈에 보이는 보통 물질의 흐름은 지구를 통과하지 못하고 다른 방향으로 바뀌게 된다. 하지만 암흑물질의 경우 지구는 장애물이 아니다.

 

게리 프리조 박사의 시뮬레이션에 따르면, 지구 중력에서 암흑물질 입자의 흐름이 모여 휘어진 머리카락이 일어난 것처럼 보인다.

 

 

▲ 지구 주위의 암흑물질은 상당한 거리에 떨어져 있다.

NASA/JPL

 

머리카락처럼 생긴 이들 암흑물질에서 입자가 집중한 ‘모근’(roots) 부분과 머리 ‘끝’(tips) 부분으로 구분된다.

 

암흑물질의 흐름이 지구의 핵을 지나갈 때 입자는 ‘모근’에 평균보다 10억 배 집중한다. 위치는 지상에서 약 100만 km로 지구에서 달까지의 거리보다 2배 이상 떨어져 있다. 지표면을 스치는 암흑물질의 흐름은 지구에서 모근보다 2배 이상 떨어진 ‘끝’ 부분에 형성된다.

 

프리조 박사의 시뮬레이션에 따르면, 목성의 핵을 통과하는 암흑물질 흐름에서 밀도가 높은 모근 부분은 원래보다 1조 배나 된다.

 

프리조 박사는 “만일 우리가 암흑물질의 모근​ 위치를​​ 정확히 찾아낼 수 있다면 그 위치에 탐사선을 보내, 암흑물질에 관한 많은 데이터를 얻을 수 있는 것”이라고 설명했다.

 

프리조 박사가 시뮬레이션으로 발견한 것은 그 밖에도 있다. 이는 지구 내부의 밀도 변화, 즉 핵과 맨틀, 지각 등 구조 변화가 머리카락에 반영된다는 것.

 

이론적으로 만일 이런 머리카락에 반영된 정보를 얻을 수 있다면, 행성 내부의 여러 층뿐만 아니라 얼음 위성의 깊은 바다까지도 지도로 만들 수 있게 된다.

 

이에 대해 연구진은 이번 발견은 흥미로운 결과지만 이를 보강하는 암흑물질의 성질을 밝히기 위해서 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.

 

한편 이번 연구결과는 국제 학술지인 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다.

 

사진=NASA/JPL

 

나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20151126601008§ion=&type=daily&page=

 

 

 

 

태양의 먼 미래… ‘죽은 별’ 들의 무덤 포착

(허블우주망원경)

 

입력: 2015.11.26 11:04

 

 

 

▲ 4개의 백색왜성. 각 사진의 가운데 파란 점 / NASA/ESA/STScI/SWEEPS Science Team

 

별은 인간과 비교할 수 없을 만큼 긴 시간 빛나지만, 그 역시 생자필멸(生者必滅)의 숙명을 벗어날 수 없다. 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 태어난 지 100억 년 정도 후 별 중심부의 핵연료가 고갈되면 결국 백색왜성으로 최후를 맞이한다.

 

우리 은하계에는 이런 백색왜성이 매우 흔하다. 특히 은하 중심부의 벌지(bulge)에는 매우 많은 수의 백색왜성이 있는 것으로 추정된다. 이곳에 있는 별들은 생성된 지 오래되어 이미 백색왜성이 된 별이 많기 때문이다. 거대한 별들의 무덤이 있다고 해도 과언이 아닐 정도.

 

보통 백색왜성은 일반적인 별보다 어두워 관측이 어렵지만, 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 수만 광년 떨어진 은하 중심부에서 백색왜성의 모습을 포착하는 데 성공했다. (사진)

 

우주 망원경 연구소의 아날리사 칼라미다의 설명에 의하면 이번에 포착한 70개의 백색왜성은 조사 지역에 존재하는 백색왜성 가운데 극히 일부에 지나지 않는다. 연구팀의 추정으로는 무려 10만 개의 백색왜성이 이곳에 존재하며 이번에 관측에 성공한 것은 백색왜성 중 매우 밝은 것이다.

 

그런데 이미 연료가 떨어져 핵융합 반응이 일어나지 않는 백색왜성이 어떻게 밝게 빛날 수가 있을까?

 

그 비밀은 온도에 있다. 백색왜성은 남은 핵연료 부산물들이 강한 중력으로 뭉쳐 행성만 한 크기에도 불구하고 큰 질량을 가지고 있다. 지구와 비슷한 지름의 백색왜성이라도 밀도는 지구의 20만 배 수준이다. 따라서 막대한 열에너지가 백색왜성에 보존될 수 있다.

 

별이 타고 남은 재라도 그 안에는 상당한 열에너지가 있다. 별의 남은 부분이 백색왜성이 되어 작은 크기로 압축되면, 표면적이 작아지면서 도리어 표면 온도는 섭씨 수만 도까지 올라갈 뿐 아니라 열을 쉽게 빼앗기지 않는다. 이 열이 식기 전까지 백색왜성은 일반적인 별보다는 당연히 어둡지만, 스스로 빛을 방출한다.

 

이 백색왜성들은 50~60억 년 이후 태양의 미래를 먼저 보여주고 있다. 영원할 것만 같던 태양도 먼 훗날 이렇게 작고 밀도가 큰 백색왜성이 될 것이다. 생자필멸은 인간은 물론 태양 역시 피할 수 없는 운명이기 때문이다.

 

나우뉴스 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

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