아인슈타인 반지, 암흑 물질의 미스터리를 밝혀내다

(댄 트리) - 연구자들에 따르면, 이것은 지금까지 발견된 것 중 가장 작은 순수한 암흑 물질 덩어리일 수 있다고 합니다.

처음으로 발견된 이상한 물체

해당 물체는 적외선으로 나타나며 흰색으로 표현됩니다(출처: 연구팀).

태양보다 100만 배나 큰 질량을 가진 암흑 물질 덩어리가 방금 발견되었습니다. 이 암흑 물질 덩어리는 지구로부터 약 100억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 특히 이 행성에는 별이 전혀 없습니다.

이는 지금까지 기록된 가장 작은 순수 암흑 물질 덩어리의 유력한 후보로 여겨집니다. 이 발견은 차가운 암흑 물질(CDM) 모델을 강화할 뿐만 아니라, 물리학자와 천문학자들이 우주의 구조를 지배하는 "보이지 않는 물질"을 계속해서 찾고 있는 가운데 암흑 물질 입자의 본질과 거동에 대한 더욱 엄격한 한계를 제시합니다.

이 발견은 아인슈타인 고리를 관찰한 결과에서 나왔습니다. 아인슈타인 고리는 중력 렌즈 현상으로, 전경의 큰 질량이 공간을 왜곡하고 배경 은하에서 오는 빛을 휘어 전경 은하 주위에 고리 모양의 빛을 형성합니다.

흥미로운 점은 과학자들이 적외선 이미지와 전파광선 토네이도 이미지를 결합해 분석하던 중 우연히 이 이상한 물체를 발견했다는 것입니다.

구체적으로, 그들은 밝은 고리에서 특이한 홈을 관찰했는데, 이는 빛의 경로와 관찰 지점 사이에 보이지 않는 질량이 존재한다는 것으로만 설명할 수 있습니다.

이 현상을 이해하기 위해 연구팀은 전 세계의 전파 망원경 네트워크를 활용하여 매우 높은 해상도를 가진 "지구 크기의 망원경"을 제작했습니다. 기준선이 클수록 연구팀은 렌즈 빛 구조의 세부적인 부분까지 관찰할 수 있었습니다.

자세히 살펴보니 전파광선의 호에 '노치'가 있었는데, 이 현상은 배경과 전경 은하 사이에 위치한 거대한 물체에 의해서만 설명될 수 있었습니다.

암흑 물질의 본질을 이해하는 열쇠

아인슈타인의 반지는 인류가 가장 작은 암흑 물질을 찾는 데 도움이 되었을 수 있다(사진: 연구팀).

연구팀은 관측 데이터가 은하가 시간이 지남에 따라 어떻게 형성되는지에 대한 이해의 초석인 차가운 암흑 물질 모델과 일치한다고 밝혔습니다.

팀원인 크리스 패스나흐트는 "이처럼 질량이 작은 물체를 감지하는 것은 암흑 물질의 본질을 이해하는 데 중요합니다."라고 말했습니다.

그러나 현재 이 천체에 대해서는 두 가지 별도의 가설이 존재합니다. 첫 번째 가설은 이 천체가 휴면 상태의 왜소은하일 수 있다는 것입니다. 두 번째 가설은 이 천체가 완전히 순수한 암흑 물질 덩어리, 즉 항성 성분이 전혀 없다는 것입니다.

이것이 암흑 물질 덩어리라는 것이 확인된다면, 지금까지 발견된 가장 작은 암흑 물체가 될 것이며, 이전에 관찰된 암흑 물체보다 약 100배 더 작습니다.

따라서 이 발견은 천문학의 이정표일 뿐만 아니라 암흑 물질 이론에 대한 도전이기도 합니다. 암흑 물질이 고르게 분포되어 있고 매끄럽다고 믿을 수 있을까요? 아니면 정말 아주 작은 순수한 블록으로 "오목"해 있을까요?

중력렌즈 현상, 즉 아인슈타인 고리는 무엇인가요?

중력 렌즈 현상은 먼 천체(은하 또는 퀘이사 등)에서 나온 빛이 매우 큰 질량을 가진 공간 영역(은하, 은하단, 블랙홀 등)을 통과할 때 휘어지는 현상입니다.

빛의 근원, 휘어진 물체, 관찰자가 모두 거의 완벽하게 정렬되면 빛은 완전한 빛의 원으로 휘어지는데, 이를 아인슈타인 링이라고 하며, 알베르트 아인슈타인이 1936년에 처음으로 예측했습니다.

이 현상은 천문학자들이 암흑 물질과 같은 비빛나는 물체를 "보는" 데 도움이 됩니다. 왜냐하면 공간을 왜곡하는 보이지 않는 질량을 드러내기 때문입니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/vong-einstein-he-lo-bi-an-ve-vat-chat-toi-20251014084039095.htm