[천체물리학] 뉴턴 역학, 일반상대성이론 바뀌나?

▶ 한국 연구진, 쌍성 관측으로 암흑물질 존재 부정

세종대 채규현 교수팀, 가이아우주망원경 데이터 분석

수정 뉴턴 역학 예측과 일치…우주론에 큰 파장

한국 천문학자들이 쌍성의 궤도 데이터를 분석해 암흑물질의 존재를 부정하는 연구 결과를 발표했다.

세종대학교 물리천문학과 채규현 교수 연구진은 유럽우주국(ESA)이 지난 2013년 쏘아올린 가이아우주망원경으로

관측한 2만6500여개의 쌍성 데이터를 분석한 결과, 뉴턴 역학과 일반상대성이론으로 설명할 수 없는 증거를 찾았다고

25일 밝혔다.

연구진은 쌍성이 암흑물질과 무관하게 중력을 측정할 수 있는 천체라는 점에 주목했다.

암흑물질은 우주의 85% 가량을 차지하는 것으로 알려져 있지만, 아직 직접 관측된 적은 없다.

연구진은 쌍성의 궤도 데이터를 바탕으로 두 별 사이의 거리에 따라 쌍성이 경험하는 가속도를 계산했다.

그 결과 1000천문단위(AU·지구와 태양 사이의 거리) 이내의 궤도를 도는 쌍성의 움직임은 뉴턴역학의 계산과

일치하는 것으로 나타났다.

하지만 이보다 먼 궤도에서는 뉴턴 역학의 예측치보다 훨씬 큰 중력 가속도를 갖는 것으로 나타났다.

2000AU 이상부터 예측치와 차이가 나타났고, 5000AU 이상에서는 1.4배까지 차이가 커졌다.

이 같은 결과는 지난 1983년 이스라엘의 물리학자 제이콥 베켄쉬타인과 모르더하이 밀그롬이 제안한 수정 뉴턴 역학인 ‘AQUAL 이론’과 일치한다. 수정 뉴턴 역학은 암흑물질을 반영하는 대신 뉴턴 역학과 일반상대성이론을 수정해 천체의

움직임을 설명하는 이론이다.

암흑물질은 뉴턴 역학으로는 설명할 수 없는 회전 속도보다 큰 중력을 가진 은하단을 설명하기 위해 도입됐지만,

수정 뉴턴 역학은 암흑물질이 아닌 외부 중력장이 물체의 중력에 영향을 받는다고 해석한다.

연구를 주도한 채규현 교수는 “이번 연구 결과는 암흑물질의 존재를 부정하는 강력한 증거”라며 “앞으로 검증을 거쳐

수정 뉴턴 역학이 암흑물질을 대체하는 새로운 중력 이론으로 자리매김할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 최근 암흑물질의 존재를 부정하는 연구 결과가 잇따라 나오고 있는 가운데 발표돼 더욱 주목받고 있다.

7월 11일 스페인 카나리아제도 천체물리연구소 연구진은 암흑물질이 없는 은하를 발견해 학계에 보고했다.

또한 지난 1월에는 독일 본대학교 파블 크루파 교수가 이끄는 국제 연구진이 전파망원경의 관측 데이터를 분석해

우주의 물질 분포가 균일하다는 연구 결과를 발표했다.

이 같은 연구 결과들은 기존의 암흑물질 이론에 의문을 제기하고 있다.

크루파 교수는 “최근 여러 연구에서 중력이 뉴턴의 이론이 아닌 밀그롬의 이론을 따른다는 것을 보여주고 있다”며

“이번 연구가 천체물리학계에 큰 영향을 미칠 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 천문학 분야의 국제학술지 ‘천체물리학 저널’에 24일 게재됐다.

changsan 昌山