표준 우주론의 전제를 건드린 가설
한국천문연구원 연구팀이 암흑물질에 미세한 압력이 존재할 수 있다는 가설을 내놨습니다. 이 연구는 10월 28일 미국 천체물리학 저널 레터스에 실렸는데요. 암흑물질을 '압력 없는 물질'로만 보던 기존 틀을 흔드는 접근입니다.
연구진은 암흑물질이 소량의 압력을 가지면 밀도가 일반 물질보다 조금 더 빠르게 줄어든다고 봅니다. 이 작은 차이가 우주 팽창의 역사에 영향을 줄 수 있다는 겁니다. 천문연은 이 가설이 암흑에너지 변화 문제를 단순하게 풀 실마리가 될 수 있다고 설명합니다.
DESI가 남긴 숙제
핵심은 미국의 암흑에너지분광장비 DESI가 관측한 데이터입니다. DESI는 은하와 퀘이사의 거리를 정밀하게 측정해 우주 팽창의 흐름을 추적하는데요. 여기에 DES의 초신성 관측과 우주배경복사 데이터를 함께 놓고 분석했습니다.
그 결과 암흑물질이 비제로 압력을 갖는다고 가정하면, 암흑에너지가 시간에 따라 약해지는 듯한 DESI의 신호를 설명할 수 있었습니다. 암흑에너지가 팬텀 경계로 불리는 w=-1을 넘나든다고 가정하지 않아도 된다는 점이 이 모형의 장점입니다. 기존 표준 우주론에서는 암흑물질의 압력을 0으로 두고, 우주 팽창 가속은 암흑에너지가 맡는다고 봅니다.
물론 아직은 관측 자료를 새롭게 해석한 가설 단계입니다. 우주 에너지의 약 95%를 차지하는 암흑물질과 암흑에너지의 정체가 워낙 베일에 싸여 있어, 이론과 데이터가 더 촘촘하게 맞물려야 합니다.
K-코스모스가 향할 곳
천문연은 내년부터 K-코스모스 사업을 통해 관측과 시뮬레이션, 이론을 함께 엮는 연구에 나섭니다. 암흑물질의 물리적 성질을 새로 정의하고, 우주 팽창의 역사를 더 정교하게 재구성하겠다는 계획입니다. 아이스큐브 같은 직접 탐지 실험과의 연계 가능성도 열어두고 있습니다.
박장현 원장은 이번 연구가 암흑물질의 성질을 새롭게 볼 가능성을 열었다고 강조했습니다. 결국 관건은 새 가설이 더 많은 관측 앞에서도 버틸 수 있느냐입니다. 우주팽창의 비밀을 둘러싼 논쟁이 암흑물질 쪽으로 한 발 옮겨 붙은 셈입니다.