우주에서 가장 어두운 은하가 발견되면서 암흑물질의 비밀을 풀 실마리가 발견됐다. 연구진은 지금까지 확인된 것 가운데 가장 암흑물질 비율이 높은 은하 후보를 찾아냈으며, 이 천체가 암흑물질의 본질을 규명하는 ‘자연 실험실’이 될 것으로 기대하고 있다.
99.9%가 암흑물질인 ‘가장 어두운 은하’
암흑물질은 빛을 내거나 반사하지 않아 직접 볼 수 없지만, 강한 중력으로 별과 가스를 붙잡아 은하가 흩어지지 않도록 하는 핵심 역할을 한다. 천문학자들은 이론적으로 대부분이 암흑물질로만 이루어진 ‘암흑은하’가 존재할 것으로 예측해 왔지만, 거의 보이지 않아 확인이 어려웠다.
연구진은 은하 자체를 찾는 대신 주변의 구상성단 움직임을 분석하는 방법을 이용했다. 약 2억5천만 광년 떨어진 곳에서 네 개의 구상성단이 보이지 않는 중력에 의해 하나로 묶여 있는 것을 발견했고, 자세한 관측 결과 그 사이에서 극도로 희미한 빛이 확인됐다.
연구진은 이 천체를 ‘암흑은하 후보 2(CDG-2)’로 명명했다. 분석 결과 전체 질량의 약 99.9%가 암흑물질이며, 눈에 보이는 일반 물질은 0.1%에 불과한 것으로 추정됐다. 이는 현재까지 보고된 암흑은하 후보 가운데 가장 높은 암흑물질 비율이다.
암흑물질의 정체 밝힐 결정적 단서
암흑은하는 일반 은하보다 별이 훨씬 적어 암흑물질의 중력 효과를 더 선명하게 분석할 수 있다. 연구진은 이를 이용해 현재 가장 유력한 ‘차가운 암흑물질’ 이론뿐 아니라 따뜻한 암흑물질, 퍼지(Fuzzy) 암흑물질, 자기상호작용 암흑물질 등 다양한 가설을 검증할 수 있을 것으로 기대했다.
특히 암흑물질이 은하 중심에 집중되는 ‘커스프(cusp)’ 구조인지, 비교적 균일하게 퍼진 ‘코어(core)’ 구조인지를 확인하면 우주의 진화와 암흑물질의 성질을 이해하는 데 중요한 단서를 얻을 수 ‘있다.
연구진은 이번 연구에서 또 다른 후보인 ‘CDG-1’도 발견했다고 밝혔다. 만약 추가 관측을 통해 이 천체가 일반 물질이 거의 없는 순수한 암흑은하로 확인된다면, 암흑물질 연구의 새로운 기준이 될 가능성이 크다.
성치훈 기자 / hello@sciencewave.kr
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