우주 - 암흑물질의 존재

2020. 7. 9. 06:19우주이야기

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암흑물질은 아직까지 우주에서 밝혀지지않은 수수께끼의 물질입니다


암흑물질이란 중력을 통해 우주에 존재한다는 것을 간접적으로 유추할 수 있지만


전자기파를 비롯한 어떤 수단으로도 관측되지않은 물질을 암흑물질이라 합니다


우주에서 존재해야하는 물질의 총량은 일반 물질 총량보다 몇배다 더 많기에


이런 관측되는 질량이 너무 많게 나오다보니 알려지지않은 물질이 존재하는가 하고


연구를 했습니다. 지금은 여러 관측을 통해 존재하는거로 거의 확실히 되고 있습니다.






1. 암흑물질의 증거


1) 은하속도 분포


▲ 은하계 내부 항성의 속도 분포.

 (A)는 암흑 물질이 없을 때, (B)는 암흑물질이 있는 경우이다.



암흑 물질의 존재에 대한 최초의 증거는 은하 내부 힝성 및 성단에서 나왔는데


은하계 내부의 운동은 상당히 균일한 양상을 보이는데 


비리얼 정리에 의하면 운동에너지는 중력에 의한 위치에너지의 절반이 되어야하나


측정된 운동에너지는 훨씬 많기에 이로부터 광학적으로 관측되지않은 물질이 은하내부에


존재하여 훨씬 높은 운동에너지를 준다는 사실을 유추할수 있었습니다



2) 중력 렌즈효과



 ▲Abell 1689 은하단- 중력렌즈효과 관찰


중력렌즈 효과에서도 암흑물질 존재를 찾을수있는데 중력렌즈효과는 퀘이사와 같은


먼 광원에서 온 빛이 은하단 같은 걸 거치면서 굴절되어 지구에서 관측되는걸 말하는데


이에 따라 은하단의 상이 은하단에 포함된 질량에 비례하여 왜곡되게 되는데


문제는 이를 통해 유추한 은하단의 질량이 직접적으로 관측되는 질량보다 더 크므로


은하단에 또다른 물질 즉 암흑 물질이 포함되있다고 알수있습니다.





2. 암흑물질 후보


1)가장 가벼운 초짝입자: 초대칭 꺠짐 모형에서는 가장 가벼운 초짝입자가 안정되게 되는데


이 입자는 대개 가장 가벼운 뉴트랄리노이고 차가운 암흑 물질의 여러 성질을 만족시키기에


후보로 올라왔습니다



 2)엑시온: 일부 모형에서는 엑시온이 암흑 물질의 역할을 할 수 있는데


 입자와 부딪히지 않고 보이는 것에


비해 밀도가 높은데 질랴이 작지만 열적 동결을 통해 생성된 것이 아니라 별개의 메커니즘으로


생성되기에 암흑 물질의 조건을 충족시킵니다




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