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천문우주과학소식

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암흑 물질의 단서가 될 만한 신호

  • 작성자 : KASI
  • 작성일 : 2014-10-22
  • 조회수 : 2140
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올해 3월 비극적으로 사망한 George Fraser 교수와 레스터 대학(University of Leicester) 연구진이 발표한 논문은 지난 30년 이상 물리 분야의 미스터리로 남아 있는 암흑 물질의 직접적인 감지에 관한 최초의 잠재적 단서를 제공하고 있다. 레스터 대학의 우주 과학자들은 X-선 하늘에서 매우 흥미로운 신호를 감지했는데, 이는 암흑 물질의 풀리지 않는 속성에 통찰력을 제공한다고 밝혔다. 레스터 연구진은 수 십 년 동안 과학계의 신비로 남아있는 암흑 물질 입자의 가능성 있는 후보로 거론되는 엑시온(axions)의 특징으로 보이는 무언가를 발견했다고 밝혔다. 10월 20일 자 Monthly Notices of the Royal astronomical Society에 발표된 그들의 논문에서, 레스터 대학 과학자들은 그들이 발견한 신호에 관해 묘사했다. 이것은 기존에 어떠한 설명도 거론되지 않은 새로운 것이다.

올해 3월 비극적으로 사망한 이 논문의 주요 저자인 George Fraser 교수는 지난 30년 동안, 암흑 물질을 직접 감지하기 위한 연구에 몰두했었다. 기원이 밝혀지지 않은 보이지 않는 물질 유형인 암흑 물질은 망원경으로 직접 볼 수는 없지만, 일반적인 물질이나 빛에 그것의 중력 효과가 영향을 미친다고 과학자들은 추정한다. 암흑 물질은 우주 물질의 85%를 구성한다고 알려졌다. “밝은 X-선 소스가 제거된 후의 하늘인 X-선 배경은 당신이 볼 때마다 그대로 있는 듯하다. 하지만 우리는 이러한 X-선 신호에서 계절적 신호를 발견했으며, 이에 대한 기존의 설명은 어디에도 없지만, 엑시온의 발견과 일치한다고 우리는 믿고 있다”고 이 논문을 이끄는 레스터 대학 물리 및 천문학부 Andy Read 박사가 말했다.

이 결과는 유럽 우주국 X-선 관측대와 올해 12월 궤도 15주년을 맞는 XMN-뉴턴에서 나온 전체 기록의 광범위한 연구를 통하여 발견되었다. CERN을 포함하여, 지구 궤도를 연구하는 다른 우주국에서 시행한 엑시온에 관한 이전의 탐색은 지금까지 성공적이지 않았다. Fraser 교수가 논문에서 설명한 듯이, 암흑 물질의 유망한 후보자인 엑시온이 태양의 중심부에서 실제로 생성되고, 지구의 자기장에 X-선으로 변환된다는 사실은 참으로 그럴싸한 일이다. 엑시온으로 말미암은 X-선 신호는 자기장의 태양 쪽 면을 통해 볼 때, 가장 최대가 될 것으로 예측한다. 왜냐하면, 그곳이 전계가 가장 강한 곳이기 때문이다.

“George 교수의 마지막 논문에서 제시한 이러한 흥미로운 발견은 참으로 획기적이며, 새로운 물리의 지표를 열 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 또한, 이 연구는 우리에게 X-선 하늘에 관한 통찰력을 준 것 이외에도, 우주 대부분을 지배하는 암흑 물질을 판별하는 실마리를 제공했다고 볼 수 있다”고 Read 박사가 말했다. “이것은 놀라운 결과물이다. 만약 이것이 확인된다면, 암흑 물질 입자를 식별한 최초의 직접 감지가 될 것이며, 우주의 이론에 근본적인 영향을 미칠 것”이라고 왕립 천문학회 교수이자, 레스터 대학의 교수인 Martin Barstow가 말했다.


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