최초 우주형성 비밀 쥔 ‘딤(DIM) 물질’ 포착

빛과 상호작용하지 않지만 질량을 지니고 우주에 널리 분포하는 것으로 추정중인 신비의 암흑물질보다 어떻게 보면 더 비밀에 싸여져있는 일명 ‘딤(DIM) 물질’이 포착돼 관심이 집중되고 있다.

미국 캘리포니아공과대학(Caltech)은 물리학과 연구진이 학교소유 팔로마산천문대 헤일 광학 반사망원경으로 이론적으로만 존재해온 ‘딤(DIM) 물질’을 3차원 영상화하는데 성공했다고 29일(현지시간) 발표했다.

해당 물질의 정확한 명칭은 ‘은하계간 중위(intergalactic medium)’로 우주에 존재하는 모든 은하계를 연결하는 신비한 가스형태의 물질이다. 이 물질은 1980년대 후반~1990년대 초부터 이론적으로 등장했는데 우주물리학자들은 그 기원을 우주대폭발(빅뱅) 당시 발생한 원시 가스로 추정했다.

헤일 광학 반사망원경의 코스믹 웹 이미저(Cosmic Web Imager)로 구현된 은하계간 중위는 우주 초기의 활동성을 나타내는 천체인 ‘준항성상 천체(퀘이샤) QSO 1549+19’와 수십만 광년에 걸쳐 퍼져있는 거대 수소가스구름인 리만 알파 블롭(Lyman alpha blob) 근방에 있는 것으로 관측됐다.

연구진은 이 물질이 우주대폭발(빅뱅)로부터 20억년이 지난 후 형성된 것으로 추측했는데 촘촘한 거미줄처럼 우주 전체 은하계를 네트워크로 연결하는 역할을 수행하고 있는 것이 특징이다. 다시 말하자면 최초 우주부터 현재우주까지의 시간의 장벽을 연결해주는 통로와도 같은 것이기에 천문학적으로 가지는 의미는 상당히 크다.



지난 1980년대 천문학자들은 우주대폭발로 형성된 원시가스가 균일하게 확산되지 않고 은하와 은하사이에 유동적인 연결고리로 퍼져있을 것이라고 봤다. 이 이미지는 이 추측이 부분적으로 맞았음을 암시한다.

해당 연구를 주도한 캘리포니아공과대학 물리학과 크리스토퍼 마틴 교수는 “나는 대학원 과정부터 이 물질에 대해 오랜 기간 생각해왔다. 중요한 것은 이 ‘딤(DIM) 물질’이 별, 은하뿐만 아니라 암흑 물질에게도 큰 영향을 주고 있다는 점”이라며 “우리가 눈으로 관측하는 우주는 전체 4%정도다. 나머지는 모두 이 ‘딤(DIM) 물질’ 즉, ‘은하계간 중위(intergalactic medium)’ 아래 있다”고 설명했다.

사진=California Institute of Technology

조우상 기자 wscho@seoul.co.kr