우주에 분포하는 암흑물질 1부 - 존재의 증거

암흑물질는 일명 dark matter 라고도 불리며, 전자파나 빛과 상호작용하지 않고 질량을 가지는 우주에 넓게 분포하고 있는 물질이다. 암흑물질가 분포하고 있는 곳에서는 중력에 의한 일반상대성이론의 영향이 가까운 별이나 은하의 움직임을 흐트러뜨려 빛의 진로를 구부릴지도 모릅니다 암흑물질의 존재는 은하의 총질량 등을 계산할 때 광학적 관측에 의해 얻어진 값이 중력에 의해 계산된 값보다 현저하게 작다는 점에서 추측할 수 있다. 암흑물질의 존재는 현재 표준으로서 인식되고 있으며, 빅뱅 이론과 £CDM 모델의 주요한 구성 요소가 되고 있다. 암흑 물질이 어떠한 입자로 되어 있는지는 아직 알려져 있지 않다. 이것은 암흑물질 문제로 불리고 있는 현재 학계에서는 아직 발견되지 않은 입자(초입자 축)가 주류를 이루고 있다. 현재의 이론으로는, 암흑물질는 우주 전체의 에너지의 약 23%를 차지하고 있으며[,나머지는 가시광선으로 관측할 수 있는 물질과 어두움의  에너지로 구성되어 있다. 물질만 놓고 보면 암흑물질는 전체 우주의 84.5%를 차지해 가시광선보다 훨씬 많은 것을 관찰할 수 있다. 암흑 물질의 존재 문제는 지구상 인간 존재와는 무관한 것 같다. 그러나 암흑물질가 실제로 존재할 것인지 아닌지는 현대 우주론의 최종적인 운명을 결정할 수 있다. 우주는 현재 먼 천체로부터 멀어지는 은하로부터의 붉은 빛의 시프트에 의해서 팽창하고 있습니다. 빛으로 관찰할 수 있는 통상의 물질의 양은 이 팽창을 멈추는 데에 충분한 중력이 없으므로 암흑물질 없이 영원히 계속 됩니다 이론적으로는 우주에 충분한 암흑물질가 존재할 경우, 우주는 팽창을 정지하거나 역전하거나 할 가능성이 있다. 실제 우주가 팽창할지 축소할지는 암흑물질와는 다른 다크 에너지에 의해서 결정된다는 것이 일반적인 생각입니다. 암흑물질는 또, 우주의 창조와도 밀접하게 관계하고 있다. 현대 우주론의 결론으로 우리가 분명히 얻은 은하의 분포는 암흑물질와 같은 통상의 물질이 중력 붕괴하고 있는 은하를 만드는 과정에서 은하가 대량 생산되지 않는 한 현재의 은하의 분포는 존재하지 않는다는 것입니다. 즉, 암흑물질의 분포는, 최종적으로는 은하의 별인 태양계의 형성에 영향을 준다는 것이다. 암흑 물질의 존재를 나타내는 최초의 증거는 은하계 별과 성단의 움직임에서 얻어진. 은하 내의 움직임은 매우 균일하며 운동에너지는 중력 퍼텐셜 에너지의 절반이어야 한다는 것이 실정입니다. 그러나 실험적으로 측정된 운동에너지는 훨씬 높다. 이로 인해 광학적으로 관측되지 않는 물질이 은하 내에 존재해 보다 높은 운동에너지를 주는 것을 추측할 수 있다. 이것은 은하의 별의 속도 분포를 보면 보다 현저합니다 암흑물질가 없을 경우 속도 분포는 중심으로부터의 거리에 반비례해 작아야 하지만 관측되는 속도 분포는 거리에 관계없이 거의 일정하다.

우주의 암흑 물질의 분포는 중력이론과 계산 시뮬레이션에 의해서 간접적으로 알려져 있다. 많은 암흑 물질이 은하의 중심에 분포할 것으로 예상되고 있다. 또, 암흑 물질은 태양등의 항성의 중심 또는 구상의 클러스터의 중심에 분포하고 있다는 설도 있다. 실험적으로는, 이러한 장소에서 암흑 물질의 이중 소멸에 의해서 발생하는 전자파를 관측하는 노력이 이루어지고 있다. 우주 전체 암흑물질의 양은 우주 마이크로파 배경의 정확한 측정과 그 공간 분포의 이해에 의해 결정됩니다. 암흑 물질은 빛과 상호 작용하지 않기 때문에 광학적으로 관찰할 수 없다. 그러나 우주에는 눈에 보이지 않는 많은 생물이 있다. 예를 들어 태양 정도 크기의 별은 핵융합에 의해 에너지를 모두 소비하면 최종적으로는 갈색 왜성이 되지만 이는 발광하지 않기 때문에 관측할 수 없습니다. 태양보다 훨씬 큰 항성은 중성자성이나 블랙홀이 되어 광학적으로는 관측할 수 없다(블랙홀일 경우 직접 관측할 수 없지만 매우 강한 중력에 의해 주위 물질이 흡수되면서 생기는 X선을 관측함으로써 블랙홀의 존재를 알 수 있다). 은하간에 분포하는 항성간 물질도 발광하지 않을 수 있다(경우에 따라서는 특정 주파수의 전파가 발생하며 항성간 물질이 특정된다). 최근에는, 암흑 물질을 주성분으로 하는 은하도 관측되고 있다. 이 은하는 지구로부터 5000만 광년 떨어져 있어 적외선이나 자외선 검출기나 시각 망원경이나 일반 망원경으로는 관측되지 않는다. 영국, 이탈리아, 프랑스, 오스트레일리아 등 4개국의 과학자 팀이 우주에 떠 있는 수소를 연구하고 있을 때 처녀자리에서 태양의 1억 배의 질량을 가진 '수소원자질량'(암흑물질)을 발견했다. 암흑물질은 방사선을 방출해 체셔 주와 푸에르토리코 주에 설치된 전파망원경으로 이를 밝힐 수 있었다. '만약 그것이 정상적인 은하였다면 아마추어 망원경으로 관측되었을 정도로 빛났을 것이다.'라고 연구자는 말했다. 천문학자들은, 우주 이론에는 보통 물질의 5배 이상의 암흑물질가 존재하므로, 이 발견은 우주 연구에 있어서 중요한 기회가 될 것이라고 말하고 있다.