안녕하세요. 이용준 전문가입니다.
암흑 물질과 암흑 에너지의 '암흑(dark)'은 색깔을 말하는 것이 아니라 직접 관측되지 않는다는 의미입니다. 우리가 알고 있는 물질을 '보통물질(ordinary matter)'이라고 하는데, 이는 직접 관측이 가능하다는 것을 의미합니다. 우리는 물질이 방출하는 전자기파를 통해 관측합니다. 물질은 자신의 온도에 맞는 에너지를 방출하는데, 이때 방출하는 에너지는 물체의 온도(절대온도)의 4제곱에 비례합니다. 그리고 물체에서 방출되는 전자기파의 파장은 물체의 절대 온도에 반비례합니다.
암흑 물질은 자신이 흡수한 에너지를 완벽하게 가두어 전자기파를 방출하지 않는 물질입니다. 대표적인 예로는 블랙홀이 있습니다. 블랙홀은 증력이 너무 강해 빛조차 빠져나오지 못합니다. 블랙홀 등 암흑 물질은 직접 관측이 불가능하므로 간접적인 방법으로 관측하는 수밖에 없습니다. 중력렌즈 등 중력을 이용하거나 블랙홀 주변에서 일어나는 일들을 통해 존재를 확인하는 것입니다.
암흑 에너지는 빅뱅 우주론을 보완하는 과정에서 나온 개념입니다. 아주 멀리 떨어진 은하의 후퇴 속도가 허블 법칙으로 구한 것보다 더 빠르다는 것이 알려지면서 우주가 등속으로 팽창하는 것이 아니라 가속 팽창한다고 생걱하는 것입니다. 암흑 물질이든 보통 물질이든 물질은 인력을 작용하므로 우주의 팽창 속도를 가속시킬 수 없습니다. 우주를 가속 팽창시키기 위해서는 척력으로 작용하는 무언가가 있어야 한다고 생각한 과학자들은 암흑 에너지라는 개념을 통해 이를 설명하고 있숩니다. 암흑 에너지는 우주의 가속 팽창을 위해서는 있어야 하지만 아직 발견되었다는 보고는 없는 상태입니다.
도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.