[사이언스] "타원형 은하서 암흑물질 실마리..중력이론 수정에 새 역할"

■ 채규현 세종대 교수 인터뷰

강한 중력가속도에 암흑물질 구별

기존과 다른 새 가속도관계식 도출

채규현 세종대 물리천문학과 교수가 미국 펜실베이니아대의 M 베르나르디 교수, R K 셰스 교수와 함께 타원형 은하 데이터를 통해 암흑물질의 문제를 밝혀낼 실마리를 발견했다.

채 교수는 22일 본지와의 인터뷰에서 “뉴턴의 역학이론과 중력이론, 아인슈타인의 일반상대성이론이 맞는다면 은하나 은하단의 역학과 우주의 동역학적 역사는 암흑물질이나 암흑에너지를 가정하지 않고 설명할 수 없다”며 “현재 변형뉴턴역학(MOND)이나 변형중력(MOG)을 통해 역학이나 중력이론을 수정하자는 의견이 제기되는 상황에서 이번 연구가 암흑물질 연구에 중요한 역할을 하게 될 것”이라고 기대했다.

기존 연구는 주로 나선형 은하에서 별들의 회전운동을 관측했는데 이 경우 별들이 받는 중력가속도는 지상에 비해 1,000억배에서 1조배 정도 약하다. 채 교수는 “1970년대부터 나선형 은하들의 회전운동에 관한 정밀 관측이 이뤄지며 암흑물질 입자를 직간접적으로 검출하려는 시도가 이뤄지고 있다”고 설명했다

국제 공동연구진은 타원형 은하 데이트를 분석해 나선형 은하보다 10배에서 100배 정도 강한 중력가속도 영역에서 암흑물질·MOND·MOG의 여러 시나리오가 잘 구별될 수 있음을 보여줬다. 이를 위해 세계 최대 우주관측연구팀인 슬로언디지털스카이서베이와 비교적 가까운 우주를 관측하는 연구팀인 아틀라스3D의 데이터 중 수천개의 은하를 선별 분석해 암흑물질이나 팬텀물질(암흑물질이 없는 유령물질)과 바리온(관측가능물질) 사이의 케플러형 가속도 관계식을 얻는 데 성공했다. 채 교수는 “이로써 네덜란드의 E 페를린데 교수의 이머전트(창발성) 중력이론, 이스라엘의 고 J 베켄스타인 교수의 TeVeS 중력이론, 미국 S 맥가우 교수의 가속도 관계식이 각각 맞지 않는다는 것을 밝혔다”고 말했다. 앞서 요하네스 케플러는 400여년 전 행성운동에 관한 법칙을 도출해 아이작 뉴턴의 운동법칙과 만유인력법칙에 큰 영향을 미쳤다. /고광본선임기자 kbgo@sedaily.com

[ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지]