세종대 물리천문학과, '암흑물질 중심 표면밀도' 이론적 예측 성공

[서울=뉴시스]이예인 인턴 기자 = 세종대학교는 윤영섭 물리천문학과 연구원이 페를린더 중력이론을 이용해 관측에서 알려진 암흑물질의 중심 표면밀도를 이론적으로 예측했다고 1일 밝혔다.

1970년대 이후 은하의 회전속도는 암흑물질의 중요한 관측 증거였다.

현대 천문학에서는 가시적인 물질에 뉴턴의 중력이론을 적용했을 때보다 은하가 더 빠르게 움직이는 현장을 두고, 보이지 않는 암흑물질이 추가 중력을 발생시키기 때문이라고 해석해 왔다.

또한 밝기가 수십만 배 차이 나도 암흑물질의 중심 밀도와 중심부 크기의 곱으로 정의되는 '중심 표면밀도'가 거의 일정하다고 알려져 있었다.

물론 암흑물질 대신 중력이론 자체를 수정한 시도도 있었다. 1983년 밀그롬은 약한 중력에서는 이론이 수정될 수 있다는 가능성을 제시했으며, 2016년 페를린더는 새로운 중력이론인 '창발중력'을 제안했다.

윤영섭 연구원은 페를린더의 중력이론을 적용해 암흑물질이 존재한다고 가정했을 때 추론되는 중심 표면밀도를 이론적으로 계산해 그 값이 기존 관측값 범위 안에 들어왔음을 확인했다.

특히 앞서 2024년, 여러 질량이 만드는 중력 효과를 단순히 합산하는 중첩원리를 적용할 수 없는 페를린더 이론의 한계를 보완하고자 새로운 관계식을 제안한 바 있다.

이번 연구에서는 이 관계식을 적극 활용해 중심 표면밀도를 계산했다.

 윤 연구원은 "이번 연구는 암흑물질을 가정하지 않는 새로운 중력이론으로 은하의 규칙성을 설명할 수 있음을 보여준 결과"라며 "앞으로 새로운 중력이론을 검증하는 데 기여하길 기대한다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 국제학술지 '피직스 오브 더 다크 유니버스'에 지난달 20일 온라인 게재됐다.


◎공감언론 뉴시스 yein020528