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내부은하 공간 얇은 헬륨이온구름 발견

암흑물질 정체 밝힐 열쇠 큰 기대

퀘이사와 우리 사이에 헬륨구름이 존재한다.


천문학자들은 별과 별 사이의 우주공간에는 먼지와 가스가 흩어져 있다고 믿고 있다. 1960년대 고립돼 있는 은하 크기의 수소구름을 발견하기도 했다. 최근 허블우주망원경은 내부은하 공간에서 아주 얇은 이온화된 헬륨 안개를 발견했다.

유럽우주기구(ESA)의 덴마크 천문학자 야콥센이 이끄는 연구그룹은 가장 멀리 떨어져 있는(1백억 광년 이상) 천체인 퀘이사로부터 오는 빛 중 자외선영역을 조사하면서 헬륨 안개의 징후를 찾아냈다. 그들은 실험실에서 전자를 잃어버린 헬륨이온이 자외선 영역의 어떤 파장대를 흡수하는 것을 알아냈다. 야콥센은 우리 태양계와 퀘이사 사이에 헬륨이온이 떠다닌다면 그들이 퀘이사의 자외선을 흡수할 것이라고 생각했다. 그 결과 퀘이사의 스펙트럼 중 어떤 선은 어둡게 보일 것이다.

그러나 허블이 퀘이사의 스펙트럼에서 발견한 흡수 영역은 명확하게 식별할 수 있을 정도는 아니었다. 야콥센은 "헬륨은 어느 특정 부분에 몰려있는 것이 아니라 매우 희미하지만 아주 넓게 퍼져 있는 것 같다"고 말하면서 "그 농도는 1㎥ 당 헬륨이온 하나 정도"라고 밝혔다.

빅뱅이론에 따르면 우주공간에는 이온화된 수소이온이 더욱 많이 있어야 한다. 그러나 수소이온은 빛을 흡수하지 않기 때문에 식별할 수 없다. 이번에 발견된 헬륨이온 구름은 만족할 수 있는 양은 아니지만 암흑물질 발견에 기여할 수 있을 지 주목된다.

한편 헬륨원자 대신에 전자를 하나 잃어버린 헬륨이온이 발견되는 것은 초기 젊은 우주가 고온 고밀도였을 것임을 간접적으로 증명해주는 결과이기도 하다. '전자를 뺏길 만큼 거친 환경', 이것이 허블이 내린 초기우주 상태의 중간 결론이다. 앞으로 허블이 더욱 많은 물질을 발견해야 암흑 물질을 찾아 헤매는 천문학자들을 만족시킬 것이다.

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1995년 01월 과학동아 정보

  • 동아일보사 편집부

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