우주 팽창의 수수께끼인 암흑 에너지의 기원을 규명할 수 있는 획기적인 천체물리학 연구 결과가 발표되어 학계의 이목이 집중되고 있다. 최근 국제 공동 연구진은 우리 은하 중심에 위치한 거대 질량 밀집 천체가 기존의 블랙홀이 아닌, 미지의 암흑 물질로 이루어졌을 가능성을 제시했다. 이번 연구는 은하 중심 천체의 물리적 정체를 재정의함으로써 암흑 에너지의 기원과 우주의 구조 형성을 이해하는 데 있어 결정적인 단초를 제공하며, 관련 내용은 **’천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)’**에 게재되었다.
S형 별과 G형 천체의 역학 분석… 블랙홀 가설을 넘어서는 데이터
연구의 핵심은 은하 중심의 거대 밀집 천체를 공전하는 ‘S형 별’들과 먼지 구름으로 둘러싸인 ‘G형 천체’들의 궤도 데이터를 정밀하게 분석한 결과이다. 연구팀은 이 천체들의 역동적인 움직임이 단순히 모든 것을 빨아들이는 블랙홀 모델보다, ‘페르미온 암흑 물질’로 구성된 조밀한 핵(Dark Matter Core) 모델에서 더 일관되게 설명될 수 있음을 확인했다. 이 암흑 물질 핵은 매우 조밀하고 질량이 커서 블랙홀과 유사한 강력한 중력을 행사하지만, 주변 천체들의 궤적을 설명하는 방식에서 미세한 차이를 보인다.
블랙홀과 유사한 중력 효과… 암흑 물질 핵이 설명하는 새로운 궤도
연구진에 따르면, 암흑 물질로 이루어진 내부 핵은 이전 연구에서 관측된 S형 별들의 독특한 타원 궤도뿐만 아니라, 인근에 존재하는 먼지 투성이 G형 천체들의 복잡한 움직임까지도 동시에 설명해낼 수 있다. 기존 블랙홀 모델로는 완벽하게 풀리지 않았던 일부 천체들의 궤도 특성이 암흑 물질 모델을 통해 더 명확하게 입증된 것이다. 이러한 발견은 은하 중심의 중력원이 우리가 알던 블랙홀과는 다른 물리적 성질을 가졌을 가능성을 시사하며, 암흑 에너지의 기원을 추적하는 데 중요한 근거가 된다.
우주론의 패러다임 변화… 거대 질량 밀집 천체의 정체 재정의
이번 연구는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 기반한 블랙홀 가설과 암흑 물질 집중 모델을 비교함으로써 현대 우주론의 경계를 확장했다. 연구팀은 은하 중심 천체가 페르미온 암흑 물질로 이루어졌다는 가설이 관측된 천체들의 궤도를 얼마나 정교하게 설명하는지 수치적으로 입증했다. 전문가들은 이번 연구 결과가 블랙홀과 암흑 물질의 경계를 재정립하고, 장기적으로는 우주의 팽창을 주도하는 암흑 에너지의 기원을 설명하는 데 있어 핵심적인 참조 모델이 될 것으로 내다보고 있다.
[알아두면 좋은 과학 용어]
G형 천체(G-objects): 우리 은하 중심 부근에서 발견된 독특한 천체들로, 가스와 먼지로 이루어진 구름처럼 보이지만 별처럼 조밀한 핵을 가지고 있는 것으로 추정됩니다. 블랙홀이나 암흑 물질 핵 주변을 지나갈 때 중력의 영향을 크게 받아 궤도가 변하는 특성이 있습니다.
손동민 기자 / hello@sciencewave.kr
자료: Phys.org / The Astrophysical Journal
제공: 사이언스웨이브 (https://sciencewave.kr)
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