암흑 물질의 기원과 성질에 대한 주요 이론은 무엇인가요?

Question

암흑물질이 우주의 85%를 구성하고 있다고 들었습니다. 천체물리학 분야에서 암흑 물질의 기원과 성질에 대한 주요 이론은 무엇인지 알고 싶습니다.

흰검은꼬리63 · Accepted Answer

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.아직 명확한 정체와 성질, 그 기원이 확립되어 있지 않다는 점은 많은 사람들로 하여금 암흑물질의 존재를 의심하게 만들었다. 애초에 암흑물질이란 개념 자체가, 기존에 과학자들이 알고 있는 공식으로는 설명이 안되는 것을 메꾸기 위해 끼워넣은 임시방편에 가깝기 때문에 이 개념 자체를 껄끄럽게 생각하는 의견이 존재한다. 게다가 암흑물질과 일반 물질만으로는 우주의 가속 팽창을 설명할 수 없기 때문에 현대 우주론에서는 암흑에너지라는 개념을 또 새로 도입해야 할 지경이 되었다. 이를 공격하는 진영에서는 일반 물질과의 상호작용을 하지 않고 관측조차 불가능한 암흑물질과 암흑에너지는 기존 법칙과 어긋나는 현상에 그럴듯하게 이론을 끼워맞춘 가설에 불과하며 곧 과학의 패러다임이 바뀌면 폐기될 이론이라고 비판하고 있다. 질량 보존의 법칙을 깨지 않으면서 유기물 연소시의 질량 감소를 설명하기 위해 (양의) 플로지스톤을, 금속 연소시 질량 증가를 설명하기 위해 음의 플로지스톤을, 상대성 이론 전의 뉴턴역학으로 설명되지 않는 수성의 근일점 세차 운동 문제에 관측되지 않는 미지의 행성을 도입한 과정이 암흑물질과 암흑 에너지의 도입과 너무도 구조적으로 유사하기에 인간은 21세기에도 17세기와 같은 실수를 반복하고 있는 것이 아니냐는 의견도 있다.요약하자면 암흑물질의 정체가 무엇인지를 떠나서, 우리가 모르는 '무언가'가 있음은 자명하다.[6] 기존의 절대적이라고 할 수 있는 물리학 법칙이 깨지지 않고서야 반드시 있어야만 한다. 그것이 정말 완전히 새로운 물질일 수도 있고, 혹은 우리가 이미 알고 있던 물질의 새로운 작용일 수도 있고, 심지어 우리가 익히 알고 있는 작용이지만 그 누구도 그것을 예상해내지 못한 것일 수도 있다. 이를 판별해낼 만큼 아직 인류가 똑똑하지 못할 뿐. 현재는 너무나 당연하게 존재하지 않는다고 밝혀진 에테르와 플로지스톤 역시 그 당시만 해도 그것이 아니면 도저히 설명 방법이 없었고, 모든 과학자들이 진리라고 믿었으나 과학이 발전하면서 결국 그냥 가설로 끝났다. 암흑물질도 그렇게 되지 않으리란 보장이 없다.은하들의 관측 가능한 질량으로 설명하지 못하는 추가 중력의 증거가 너무나도 명확하기 때문에 암흑물질의 존재를 부정하는 진영에서도 이러한 관측 결과 자체를 부정하는 대신 현존하는 중력 이론에 대한 수정을 통해 질량실종문제의 해결을 시도하고 있지만 그 경과는 암흑물질 관측 시도만큼이나 진전이 없다. 중력을 건든다는 것은 곧 현대물리학을 떠받드는 큰 기둥 중 하나인 상대성 이론을 바닥부터 재구성해야 한다는 의미가 되기 때문에 상당히 많은 장애물들을 넘어야 하는 상황이다. 암흑물질을 부정하려는 시도들이 계속해서 실패로 돌아가고 비주류 이론으로 남아있는 현 상황에서, 현재까지의 주류 물리학계 및 천문학계는 그 특징이나 정체에 대한 이견이 있을 뿐, 대체로 암흑물질의 존재를 상정할 만한 이유는 충분하다고 보고 있다.

아테나 · Answer

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.암흑물질은 질량이 현재 우주에너지의 26% 정도(물질의 86% 정도)를 차지하고 있으나, 빛을 내지 않아 보이지 않으며, 정체가 아직까지 알려지지 않은 물질이다. 여러가지 전체물리적인 현상들에서 눈에 보이는 물질보다 더 많은 물질이 필요한 중력 현상들을 설명하기 위하여 암흑물질이 도입되었다. 갈색왜성, 행성, 블랙홀 등 잘 관측되기 어려운 마초(MACHO) 같은 천체들이나 전하를 가지고 있지 않아서 빛을 흡수하거나 방출하지 않아서 검출하기 어려운 윔프(WIMP)나 엑시온(Axion) 같은 소립자들이 암흑물질의 후보로 연구되고 있다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 암흑물질은 우주의 대부분을 차지하는 것으로 추정되지만, 그 기원과 성질에 대해서는 아직 명확히 밝혀진 것은 없습니다. 천체물리학 분야에서는 암흑물질에 대한 주요 이론과 가설들이 제시되고 있으며, 이를 이해하기 위해 많은 연구가 진행되고 있습니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.암흑 물질은 우주에서 발견된 질량이 있지만 빛을 발하지 않는 물질입니다. 이러한 물질은 중력 작용이나 우주의 구조 등을 설명하는 데 필요하다고 여겨지고 있습니다. 하지만 아직 암흑 물질의 정체에 대해서는 명확하게 밝혀진 것이 없습니다. 암흑 물질의 기원과 성질을 설명하는 주요 이론 중 하나는 중성자와 같은 중성 입자로 구성되어 있다는 것입니다. 이론적으로 중성자와 같은 입자는 중력 작용이 강한 편이며, 빛을 발하지 않기 때문에 암흑 물질이 될 수 있습니다. 다른 이론은 암흑 물질이 외계 생명체의 일종이라는 것입니다. 이론적으로 외계 생명체는 우리가 알고 있는 물질과는 다른 물질로 이루어져 있을 수 있습니다. 따라서, 암흑 물질이 외계 생명체의 일부일 수 있다는 가설이 제기되고 있습니다.

지구과학·천문우주

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암흑 물질의 기원과 성질에 대한 주요 이론은 무엇인가요?