보이지 않지만 존재하는 
암흑물질

 

우주엔 보이지 않지만 존재하는 암흑물질이 있어요. 빛을 내거나 반사하지 않아 눈에 보이지 않지만 중력으로 별과 은하를 끌어당겨요. 우주 물질의 85%를 차지할 것으로 추정하지만 관측된 적은 없어요.

과학자들은 ‘중력렌즈’ 현상이 나타나는 곳에서 암흑물질의 흔적을 찾아요. 먼 은하에서 출발한 빛이 관측 지점에 도달하는 동안 은하와 암흑물질처럼 질량을 가진 물질의 중력 때문에 경로가 휘어지는 현상이에요. 그 결과 은하의 모습은 일그러져 보여요. 로먼 망원경으로 수십억 개 은하의 모양을 분석하면 암흑물질이 많이 모인 곳을 알아내 우주의 암흑물질 지도를 그릴 수 있어요.

황호성 서울대 교수는 앞으로 로먼 망원경이 관측한 은하와 암흑물질의 분포를 각각 지도로 만들어 비교할 거예요. 보통 암흑물질이 많이 모인 곳에는 가스가 모이고 별과 은하가 만들어져서 두 지도는 비슷하게 나타나죠. 

하지만 암흑물질은 많은데 은하는 거의 없는 곳을 찾을 수도 있어요. 황 교수는 이런 곳을 ‘순도 100%의 금’에 비유했어요. 별이나 가스 등의 영향을 덜 받고 암흑물질 자체의 성질을 연구하기 좋다는 뜻이에요.

반짝임 속에 숨은
외계행성

 

관측하는 곳에서 봤을 때 멀리 있는 별 앞을 다른 별이 지나가며 두 별이 거의 일직선에 놓일 때가 있어요. 앞쪽 별의 중력이 돋보기처럼 뒤쪽 별빛을 모아줘서 별이 순간 밝게 보여요. 이렇듯 별처럼 질량이 작은 천체가 렌즈 역할을 해 별의 밝기가 변하는 현상을 ‘미시중력렌즈 효과’라고 해요.

 

가까운 별 주변에 행성이 돌고 있으면 중력이 먼 별빛을 휘게 만들어 별이 밝아졌다가 어두워지는 모습에 작은 변화가 추가로 나타나요. 천문학자들은 별의 밝기가 시간에 따라 변하는 것을 계속 관측해서 행성의 존재를 알아내요. 미시중력렌즈 효과는 관측 지점과 두 별이 거의 일직선일 때 나타나 언제 어디서 일어날지 알기 어려워요. 로먼 망원경처럼 한 번에 많은 천체를 관측하면 태양계 바깥의 잘 안 보이는 외계행성을 찾을 가능성도 커져요.

 

별빛을 끄면 보이는
어두운 행성

 

별빛은 행성이 반사하는 빛보다 수억에서 수십억 배 밝기 때문에 주변을 도는 행성의 빛을 가려요. 로먼 망원경의 코로나그래프 장치는 별빛을 차단해서 행성의 모습을 촬영하게 도와줘요. 앞으로 태양이 아닌 다른 별을 공전하는 외계행성을 관측하는 차세대 우주망원경에 적용될 예정이에요.

우주를 밀어내는 미지의 힘
암흑에너지

 

우주는 풍선처럼 계속 팽창하고 있어요. 과학자들은 우주의 팽창이 점점 빨라지고 있다는 사실을 발견하고 우주를 점점 더 빠르게 팽창시키는 원인을 ‘암흑에너지’라고 불러요. 
암흑에너지의 정체를 밝히기 위해 초신성을 관측해요. 초신성은 별의 진화 과정에서 일어나는 매우 강력한 폭발 현상이에요. ‘Ia형 초신성’은 원래 밝기를 알 수 있어 얼마나 어둡게 보이는지로 거리를 잴 수 있죠. 서로 다른 거리에 있는 초신성을 관측하면 우주의 팽창 속도가 시간에 따라 어떻게 달라졌는지 알 수 있어요. 로먼 망원경은 넓은 하늘에서 수많은 초신성을 찾아 암흑에너지의 정체를 밝힐 계획이에요.

은하들의 가족사진
우주의 진화

 

수많은 은하를 한눈에 담은 모습은 마치 은하들의 가족사진 같아요. 가까운 은하에선 비교적 최근의 모습을, 아주 먼 은하에서는 수십억 년 전의 모습을 볼 수 있죠. 서로 다른 시대의 은하를 한꺼번에 비교하면 은하가 어떻게 자라고 변했는지 알 수 있어요.