‘암흑 물질’이 우주 대부분을 차지하고 있다는 광범위한 이론을 부인하는 연구 결과는 천문학 세계에 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
세종대 채규현 교수를 비롯한 국제 공동 연구팀은 ‘수정 된 뉴턴 역학 (MOND)’으로 우주의 움직임을 설명 할 수 있다고 밝혔다.
지난 수십 년 동안 우주 과학에서 가장 큰 미스터리 중 하나는 과학자들이 예상보다 더 많은 중력을 측정했다는 것입니다. 이것은 왜 더 많은 중력이 측정되는지에 대한 의문을 불러 일으켰습니다.
이 과도한 중력을 설명하기 위해서는 더 눈에 띄는 물질이 있어야하지만이 모든 것을 설명 할 눈에 띄거나 알려진 물질이 충분하지 않기 때문입니다.
많은 과학자들은 우주의 대부분이 실제로 빛과 상호 작용하지 않는 ‘암흑 물질’로 구성되어 있다고 주장했습니다. 암흑 물질이 은하들 사이의 중력을 차지한다는 이론은 거의 50 년 동안 널리 퍼져 왔으며 정통으로 굳어진 대기였습니다.
원반 모양의 NGC 5949 은하. ⒸESA / Hubble 및 NASA
그러나 1980 년대 초 이스라엘 Weizmann Institute의 물리학 자 Mordhai Milgrom은 중력의 법칙이 약간 변경되었으므로이 과도한 중력이 존재한다는“수정 된 뉴턴 역학 ”이론을 제안했습니다.
암흑 물질 대신 ‘크리스탈 뉴턴 역학’지원
암흑 물질이 우주에서 과도한 중력을 일으킨다는 주장과는 달리, 수정 된 뉴턴 역학 이론은 낮은 가속도에서의 중력이 순수한 뉴턴 역학에 의해 예측 된 것보다 더 강하다고 제안합니다.
요컨대, ‘수정 된 뉴턴 역학’은 앨버트 아인슈타인이 주장한 뉴턴 역학과 일반 상대성 이론을 대체하며, 이는 별 사이의 중력 현상이 완전히 다른 방식으로 계산되어야 함을 의미합니다.
또한 수정 된 뉴턴 역학은 매우 대담한 주장을합니다. 우주에서 천체의 내부 운동은 자체 질량뿐만 아니라 ‘EFE 외부 전계 효과’라고 불리는 우주의 다른 모든 질량의 중력에 따라 달라집니다.
Milgrom은이 외부 중력장 효과가 명확하게 확인된다면 “그들은 은하계가 뉴턴의 법칙과 일반 상대성 이론에 따르지 않고 변형 된 역학에 의해 지배되고 있음을 증명하는 연기가 나는 총일 것”이라고 말했다.
이와 관련하여 세종대 채규현 교수와 미국 케이스 웨스턴 리저브 천문학 과장 스테이시 맥고 등 국제 연구팀은 은하 현상을보다 정확하게 예측한다고 말했다.
본 연구는 세계 천문 계에 널리 퍼져 있으며 천문 계에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되는 ‘암흑 물질 이론’보다는 ‘수정 뉴턴 역학’이론을지지한다.
150 개 은하에서 발견 된 ‘외부 중력장 효과’
채 교수와 맥 고우 교수 팀은 150 개 이상의 은하에서 EFE를 발견하고 지난 11 월 천체 물리학 저널에 그 결과를 발표했습니다.
채 교수는 “암흑 물질이 존재한다는 가설 아래 연구를 해왔 기 때문에 이번 논문의 결과는 불가피하다”고 말했다. 채 교수는 “처음에는 우리의 발견을 수정 된 뉴턴 역학으로 해석하는 것을 꺼려했지만 이제는이 명백한 결과가 암흑 물질 가설보다는 수정 된 뉴턴 역학을 뒷받침한다는 사실을 부인할 수 없습니다.”라고 덧붙였습니다.
연구팀은 원반 은하의 153 개의 회전 곡선을 분석했다. 분석 할 은하계는 SPARC (Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves) 데이터베이스에서 선택되었습니다.
과학자들은 외부 중력장이 강한 은하가 외부 중력장이 약한 은하보다 더 자주 느리거나 감소하는 회전 곡선을 보이는 것을 관찰함으로써 EFE를 추론했다고 말했다. 이것은 수정 된 뉴턴 이론의 예측과 일치했습니다.
연구에 참여한 Federico Lelli는 “회전 곡선에 대한 외부 중력장의 영향이 매우 작을 것으로 예상 되었기 때문에 처음에는 결과에 회의적이었습니다.” 그러나 연구팀은 몇 개월의 체계적인 검증 끝에 마침내 EEF를 안정적으로 감지했음을 확인했습니다.
세종 대학교 채규현 교수 ⓒ 채규현
“나는 회의론이 과학적 과정의 일부이며 많은 과학자들이 암흑 물질 대신 수정 된 뉴턴 역학의 가능성에 대해 논의하기를 원하지 않는다는 것을 이해합니다.”라고 McGow는 말했습니다.
“암흑 물질 이론이 틀릴 수 있다고 생각하면 많은 과학자들이 상처를 입을 것입니다.”라고 ‘암흑 물질 공동체’의 사람들과 같은 의견을 공유 한 McGow는 말했습니다. 그러나 Milgromm은 이미 수정 된 Newtonian 역학으로 이것을 예측했습니다. “다른 이론은 관찰 된 움직임을 예측하지 못했습니다.”라고 그는 강조했습니다.
수정 된 뉴턴 역학 이론의 가능성에 대해 채 교수는 “이론적 관점에서 양자 이론을 기반으로 한 입자 물리학의 표준 모델에서는 암흑 물질이 필요하지 않다”고 말했다.
그러나 중력 문제로 인해 암흑 물질 입자로 가정해야했습니다. 반면에 뉴턴이나 아인슈타인의 기존 중력 이론은 양자 이론, 즉 양자 중력 이론에 기반하지 않습니다. 채 교수는 “그러므로 중력 이론의 수정이 논리적으로 합리적 일 수있다”고 덧붙였다.
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