태양서 암흑물질 방출?…英연구팀, 이상신호 감지 성공

태양과 같은 항성에서 암흑물질이 방출되고 있음을 시사하는 연구결과가 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 이는 아직 가설 수준이지만 앞으로 확인만 된다면 우주라는 거대 수수께끼를 이해하는 큰 걸음이 될 것으로 보인다.

암흑물질은 보이지 않는 수수께끼의 물질이지만, 우주 전체의 약 85%를 차지하고 있어 우주에 관한 수수께끼를 해명하기 위해서는 반드시 풀어야할 숙제 같은 요소이다. 우주를 구성하는 이런 암흑물질은 지금까지의 물리학을 이용해도 직접적으로 감지할 수 없었다.

그런 가운데 영국 레스터대학 연구팀이 유럽우주기구(ESA)의 엑스엠엠-뉴턴(XMM-Newton) 관측위성이 15년간 수집해온 데이터에서 이상 신호를 포착해냈다고 영국 일간 가디언이 16일(현지시간) 보도했다. 이를 두고 관련 천문학자들은 암흑물질 입자를 최초로 감지한 것일 수 있다고 말하고 있다.



레스터대 연구팀이 발견한 이 신호는 엑스선을 관측하는 이 우주 망원경이 상승할 때 엑스선 강도가 약 10% 증가한 것으로, 이들은 이 신호가 관측될 때마다 항상 지구 자기장의 경계선이 태양을 향해 형성되는 것을 확인했다.

이에 대해 연구를 이끈 앤디 리드 박사는 “우주에서 엑스선 강도는 언제 관측해도 같을 것”이라면서 기존의 우주에 관한 인식으로는 이 현상을 설명할 수 없다고 밝혔다.

현재의 이론으로도 설명할 수 없는 엑스선 강도의 증가 현상을 해명하기 위해 연구팀은 기존의 물리학이 아니라, 존재하지만 볼 수 없는 암흑물질에 눈을 돌리고 있다.

암흑물질에도 여러 종류가 존재하는 것으로 알려지고 있으며, 천체물리학적으로나 양자이론적으로 존재 여부를 가정해야 하는 것까지 다양하다.

그런 암흑물질 속에서 엑스선 강도의 변화에 대해 설명할 수 있는 것으로, 양자색역학(소립자의 강한 상호작용을 쿼크의 색으로 불리는 양자수 사이에 작용하는 힘으로서 다루는 이론)에서 존재가 기대되고 있는 소립자 ‘액시온’(axion)이 있다.

액시온은 강한 자기장과 부딪칠 때 엑스선이 변화하는 물질로 간주되고 있으며, 태양 핵에서 방출된 액시온이 지구의 자기장과 부딪치면서 엑스선이 변화하고 이로 인해 관측위성에서는 엑스선 강도가 증가한 곳을 찾을 수 있었다고 연구팀은 예상하고 있다.

또 연구팀은 논문에서도 “암흑물질의 하나인 액시온은 태양 핵에서 생성된 것으로 지구의 자기장과 부딪히는 과정에서 엑스선이 변화한다”고 기술하고 있다.

이번 연구결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)에 게재됐다.

사진=NASA

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr