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은하 주변의 공간이라고 해도 사실 아무것도 없는 빈 공간은 아니다. 별 사이에 공간에 성간 가스라는 매우 희박한 가스가 있듯이 은하 외부 공간에도 은하 간 가스가 있다. 은하 사이의 가스라고 해봐야 사실 인간의 관점에서는 진공 상태나 다를 바 없지만, 워낙 공간이 크기 때문에 오히려 은하보다 총질량이 더 크다. 그리고 이 공간에 미스터리한 암흑 물질이 존재한다.
천문학자들은 은하 주변의 물질 분포를 확인하기 위해 암흑 에너지 조사(Dark Energy Survey, DES) 연구를 진행 중이다. 사실 우리가 아는 수소나 헬륨 같은 물질은 우주에서 차지하는 비중이 매우 낮다. 우주에 있는 물질과 에너지 대부분은 암흑 에너지이며, 물질의 80%도 사실은 그 정체를 모르는 암흑 물질이다. 비록 그 정체는 모르지만, 과학자들은 암흑 물질이 행사하는 중력을 통해 그 존재를 알 수 있다.
DES에서는 2013년부터 5억7000만 화소의 암흑 에너지 카메라(Dark Energy Camera)와 고성능 망원경을 이용해서 전체 하늘의 1/8에 해당하는 지역의 사진 4만 장을 확보했다. 그리고 이를 다시 분석해 우리 은하 주변의 물질 분포를 연구했다. 그 결과 새로운 11개의 별의 흐름(stellar stream)을 발견할 수 있었다. (개념도 참조)
사실 개념도처럼 쉽게 파악할 수 있을 정도로 많은 별이 존재하지는 않지만, 거의 별이 없는 공간을 흐르는 별과 가스의 집단이 있기 때문에 이런 명칭이 붙었다. 과거 23개의 별의 흐름이 알려져 있었고 이번에 11개를 새로 찾아냈는데, 아직도 발견되지 않은 별의 흐름이 우리 은하 주변에 존재할 가능성이 있다.
이런 별의 흐름은 과거 은하 간 상호 중력 작용이나 혹은 흡수된 위성 은하의 흔적 등이 원인이다. 비록 오래전 원인이 되는 천체는 사라졌지만, 그때 작용한 중력이 물질과 암흑 물질을 끌어당겨 긴 꼬리를 남긴 것이다. 좀 더 서정적으로 표현하면 은하 주변을 흐르는 별의 강이나 시냇물 정도로 표현할 수 있다.
DES 연구팀은 이 별의 흐름에 보이지 않는 암흑 물질의 분포가 중력을 통해 큰 영향을 행사한다고 보고 있다. 이를 연구하면 암흑 물질의 분포를 파악하는 것은 물론 그 정체에 대해서 한 발 더 다가설 수 있을 것이다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
