암흑물질, 중력 외 ‘신비한 힘’에 영향 받아…증거 첫 발견

암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘과 상호작용한다는 증거를 처음 발견했다고 천문학자들이 14일(현지시간) 밝혔다.

암흑물질은 지금까지 오로지 중력에만 작용하는 것으로 생각돼 왔는데 ‘암흑’이라는 이름이 붙을 정도로 찾기 어려운 물질로 여겨졌다.

그런데 영국 더럼대와 미국 미네소타주립대 등이 참여한 국제 연구팀이 네 은하의 동시다발 충돌 모습에서 암흑물질이 다른 어떤 힘에 의해 작용하는 것을 확인했다고 밝혔다.

이들 학자는 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)과 허블 우주망원경을 사용해 지구로부터 약 14억 광년 거리에 있는 은하단 ‘아벨 3827’에 있는 네 은하가 충돌하는 모습을 관측했다.

여기서 연구팀은 충돌하는 은하 뒤편으로 아주 먼 거리에 있는 배경 은하로부터 나오는 빛의 경로가 심하게 왜곡되는 것을 확인했다. 연구팀은 이를 어떤 힘에 의해 상쇄하는 것이라고 말했다.

상쇄는 암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘을 통해 스스로 상호작용할 수 있는 경우에만 가능해 중요하다고 한다.

만일 우리가 암흑물질이라고 부르는 입자들이 서로 충돌할 수 있다면 이때 발생하는 마찰이 암흑물질을 느리게 만들어 그런 왜곡을 만들 수 있다는 것이다.

하지만 연구팀은 이런 작용의 정확한 특징을 밝혀내지 못했음을 인정했다. 이들은 이런 현상이 잘 알려진 효과이거나 알려지지 않은 힘에 의한 것일 수 있다고 말했다.

연구팀은 현 시점에서 말할 수 있는 것은 그런 힘이 중력이 아니라는 것이라고 설명한다.

연구를 이끈 리처드 메시 더럼대 박사는 “암흑물질이 중력을 제외하고는 다른 어떤 것에도 참견하지 않고 빈둥거린다고 생각됐지만, 은하 충돌 동안 나타난 현상이 실제로 암흑물질이 느려져 발생한 것이라면 이는 암흑물질에 관한 최초의 증거가 될 수 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다.

사진=리처드 메시/ESO

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr