우주의 95%를 차지하는 암흑물질과 암흑 에너지에 대해 알기 쉽게 정리하여 소개해 드리겠습니다.
암흑물질의 정의
우주에는 우리가 눈으로 볼 수 있는 별, 행성, 은하 같은 물체들이 있습니다. 하지만 과학자들은 놀라운 사실을 밝혀냈습니다. 우리가 볼 수 있는 물질은 우주 전체의 단 5%에 불과하다는 것입니다. 나머지 95%는 눈에 보이지 않지만 실제로 존재하는 것으로 생각되는데, 그중 약 27%가 암흑물질입니다.
암흑물질은 이름 그대로 ‘어두운 물질’입니다. 빛을 내지도 않고, 빛을 반사하지도 않아서 망원경으로는 볼 수 없습니다. 그렇다면 과학자들은 어떻게 암흑물질의 존재를 알게 되었을까요? 바로 중력의 흔적을 통해서입니다.
은하를 관측해 보면, 별들이 예상보다 훨씬 빠른 속도로 회전합니다. 만약 우리가 알고 있는 물질만 있다면 그렇게 빠르게 돌 수 없습니다. 그런데도 은하가 무너지지 않고 유지되는 이유는 눈에 보이지 않는 어떤 물질이 중력으로 잡아주고 있기 때문입니다. 과학자들은 이 보이지 않는 물질을 암흑물질이라고 부르게 되었습니다.
또 다른 증거는 중력 렌즈 현상입니다. 아인슈타인의 상대성이론에 따르면, 질량이 큰 물체는 빛을 휘게 만듭니다. 실제로 우주를 관측하면, 보이지 않는 질량이 빛을 휘어 다른 별빛이 굴절되는 현상이 발견됩니다. 이는 눈에 보이지 않지만, 무언가가 분명히 존재한다는 강력한 증거입니다.
과학자들은 암흑물질이 지구를 포함하여 우주 전체에 고르게 퍼져 있다고 생각합니다. 하지만 우리 몸이나 일상생활에서는 직접 느낄 수 없습니다. 암흑물질은 보통 물질처럼 전자기력에 반응하지 않고, 오직 중력으로만 다른 물질과 상호작용하기 때문입니다.
과학자들은 암흑물질을 찾기 위해 특별한 실험 장치를 지하 깊은 곳에 설치하기도 합니다. 지구 표면에서는 우주 방사선 때문에 방해가 많기 때문에, 땅속 깊은 곳에서 암흑물질의 흔적을 찾으려는 것입니다. 아직 정체는 정확히 밝혀지지 않았지만, 언젠가 암흑물질이 무엇으로 이루어졌는지 알게 되면, 우주를 보는 눈이 완전히 달라질 것입니다.
암흑에너지의 정의
암흑물질도 신비롭지만, 우주의 더 큰 부분을 차지하는 것은 바로 암흑에너지입니다. 암흑에너지는 우주 전체의 약 68%를 차지합니다.
암흑에너지는 이름처럼 우리가 직접 볼 수도, 만질 수도 없는 ‘보이지 않는 에너지’입니다. 과학자들이 암흑에너지의 존재를 알게 된 계기는 우주의 팽창을 연구하다가 나왔습니다. 원래는 빅뱅 이후 우주는 점점 팽창하지만, 시간이 지나면 중력 때문에 팽창 속도가 점점 느려질 것이라고 생각했습니다. 그러나 1990년대 말, 천문학자들이 먼 초신성을 관측한 결과 놀라운 사실을 발견했습니다. 우주의 팽창이 느려지는 것이 아니라, 오히려 점점 더 빨라지고 있다는 것입니다.
우주의 팽창을 가속시키는 힘이 무엇인지 과학자들은 알 수 없었습니다. 그래서 그 정체를 알 수 없지만 분명히 존재하는 에너지를 ‘암흑에너지’라고 부르게 되었습니다.
암흑에너지는 우주 전체에 균일하게 퍼져 있다고 여겨집니다. 우리가 직접 느낄 수는 없지만, 이 에너지가 은하와 은하 사이를 밀어내면서 우주의 팽창을 가속화시키고 있습니다. 만약 암흑에너지가 없다면, 지금의 우주는 훨씬 더 작고 느리게 움직였을 것입니다.
그렇다면 암흑에너지가 계속해서 우주를 밀어낸다면, 어떤 과학자들은 우주가 점점 빨리 팽창하다가 은하들이 서로 멀어져 결국은 아무것도 보이지 않는 어두운 우주가 될 것이라고 말합니다. 또 다른 학자들은 우주가 끝없이 커지다가 결국 찢어지는 “빅 립(Big Rip)”이 올지도 모른다고 합니다. 아직은 누구도 확실히 알 수 없지만, 암흑에너지가 우주의 운명을 결정하는 중요한 열쇠라는 것은 분명합니다.
암흑에너지를 이해하는 것은 인류 과학의 가장 큰 도전 과제 중 하나입니다. 암흑에너지가 정확히 무엇인지 밝혀낸다면, 우리는 우주의 시작뿐 아니라 미래까지 예측할 수 있을 것입니다.
우리가 모르는 우주의 95%
우주에는 수많은 별과 행성이 있고, 망원경으로 보면 끝없는 은하가 펼쳐져 있습니다. 하지만 우리가 직접 보고 연구할 수 있는 부분은 우주 전체의 단 5%뿐입니다. 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지라는, 아직 정체가 밝혀지지 않은 신비한 존재입니다.
암흑물질은 우주에서 별과 은하가 무너지지 않고 유지되도록 잡아주는 보이지 않는 ‘골격’과 같습니다. 만약 암흑물질이 없다면, 은하는 별들의 중력으로 인해 흩어져 버렸을 것입니다. 즉, 지금 우리가 보는 은하의 멋진 모습은 암흑물질 덕분이라고 할 수 있습니다.
암흑에너지는 우주를 끝없이 팽창시키는 ‘숨겨진 엔진’입니다. 덕분에 우주는 멈추지 않고 계속 커지고 있습니다. 우리가 보는 별과 은하 사이가 점점 멀어지고 있는 것도 암흑에너지의 힘 때문입니다.
과학자들은 암흑물질과 암흑에너지를 연구하기 위해 더 큰 망원경과 더 정밀한 장비를 만들고 있습니다. 지구에 설치된 거대한 망원경뿐만 아니라, 우주에 쏘아 올린 허블 우주망원경, 제임스 웹 우주망원경 같은 장비들도 모두 암흑의 우주를 밝히기 위해 사용됩니다.
우리가 알지 못하는 우주가 이렇게 많다는 사실은 어떤 면에서는 두렵기도 하지만, 동시에 설레는 일이기도 합니다. 왜냐하면 아직 밝혀지지 않은 수많은 비밀이 남아 있고, 미래의 과학자들이 그 비밀을 하나씩 풀어낼 기회가 있기 때문입니다.
미래에는 암흑물질이나 암흑에너지의 정체를 밝혀질 수도 있습니다. 지금은 알 수 없지만, 언젠가 인류가 우주의 95%를 이해하게 된다면, 우리는 우주와 생명의 기원뿐 아니라, 미래의 운명까지 알 수 있게 될 것입니다.