[사이테크+] "사상 최대·최고 해상도 우주 암흑물질 분포 지도 나왔다"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 제임스 웹 우주망원경(JWST) 관측 데이터를 이용한 사상 최대, 최고 해상도의 우주 암흑물질(dark matter) 지도가 제작됐다. 이 지도는 허블 우주망원경(HST) 데이터를 이용한 기존 지도보다 두 배 이상 높은 해상도를 갖췄다.

영국 더럼대와 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL), 스위스 로잔 연방공대(EPFL) 공동 연구팀은 27일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에서 우주 암흑물질을 가장 높은 해상도로 지도화하는 데 성공했다며 이 지도는 암흑물질이 별·은하·행성 형성에 어떤 영향을 미쳤는지 보여준다고 밝혔다.

연구팀은 새 지도는 허블 우주망원경 데이터를 이용한 기존 연구 결과를 확인하는 한편 암흑물질이 우리은하와 지구 같은 행성으로 일반 물질을 끌어당기는 데 어떻게 기여했는지 더 잘 이해할 수 있게 해준다고 말했다.

암흑물질은 우주 물질의 85%가량을 차지하지만, 빛을 방출하거나 반사·흡수·차단하지 않으며, 유령처럼 일반 물질을 그대로 통과하기 때문에 기존 관측 장비로는 포착하기 어렵다.

대신 중력을 통해 우주의 다른 구성 요소들과 상호작용하기 때문에 암흑물질의 중력이 더 먼 곳의 별이나 은하 등에서 오는 빛을 휘게 만드는 약한 중력 렌즈 효과를 측정해 암흑물질의 위치나 질량 등을 추정할 수 있다.

암흑물질과 일반 물질은 우주가 시작됐을 때 우주 공간에 낮은 밀도로 분포했을 것으로 추정되며, 과학자들은 이런 암흑물질이 먼저 뭉친 뒤 일반 물질을 끌어당겨 별과 은하가 형성되기 시작하는 영역을 만들었을 것으로 보고 있다.

연구팀은 암흑물질은 이런 방식으로 우주의 은하들 분포를 결정했을 것이라며 이를 통해 암흑물질이 존재하지 않았을 경우보다 은하와 별이 더 이른 시기에 형성되도록 촉진, 궁극적으로 행성이 형성될 수 있는 조건을 만드는 데 역할을 했을 것이라고 말했다.

연구팀은 이 연구에서 허블 우주망원경 관측 데이터를 이용한 기존 암흑물질 지도에 포함된 많은 은하까지의 거리를 더욱 정밀하게 측정하기 위해 제임스 웹 우주망원경에 탑재된 중적외선 관측 장치(MIRI) 데이터를 사용했다. 중적외선 파장대를 이용하는 MIRI는 우주 먼지 구름 등에 가려진 은하까지 탐지할 수 있다.

이들은 MIRI가 육분의자리(Sextans)에 있는 보름달 면적 약 2.5배에 해당하는 영역을 255시간 동안 관측한 데이터를 분석, 약 80만 개의 은하를 확인했다.

이어 암흑물질의 약한 중력 렌즈 효과를 통해 암흑물질을 추적한 결과, 지도에는 지상 관측 장치로 제작한 기존 지도보다 약 10배, 허블 우주망원경으로 제작한 지도보다 두 배 많은 은하가 담겨 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 이 지도는 기존 지도에서는 포착되지 않았던 새로운 암흑물질 덩어리를 드러내는 동시에 허블 우주망원경이 관측했던 영역을 더 높은 해상도로 보여준다고 설명했다.

논문 공동 교신저자인 JPL 다이애나 스코냐밀리오 박사는 "이 지도는 웹 우주망원경으로 제작한 암흑물질 지도 중 규모가 가장 크고, 이전의 최고 해상도 지도보다 두 배 선명해 우주의 보이지 않는 골격도 놀라울 정도로 세밀하게 볼 수 있다"고 설명했다.

논문 공동 교신저자인 더럼대 개빈 르로이 박사는 "이 지도는 전례 없는 정밀도로 암흑물질 분포를 드러냄으로써 보이지 않는 우주의 구성 요소가 어떻게 일반 물질을 구조화해 은하와 별, 궁극적으로 생명 자체의 출현을 가능하게 했는지 모여준다"고 말했다.

◆ 출처 : Nature Astronomy, Diana Scognamiglio et al., 'An ultra-high-resolution map of (dark) matter', https://www.nature.com/articles/s41550-025-02763-9

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