우주의 구성 (일반물질, 암흑물질, 암흑에너지)우리가 눈으로 보는 별과 행성, 그리고 인간까지 포함한 모든 것이 사실 우주의 5%도 안 된다면 믿어지시겠습니까? 처음 이 수치를 접했을 때 저도 한참 멈칫했습니다. 평생 "우주는 별로 가득하다"라고 막연히 생각해 왔는데, 실제로는 우리가 아는 물질 전부가 우주라는 거대한 바다에서 물 한 방울 수준이라는 이야기였으니까요.일반물질: 우리가 아는 전부, 그런데 고작 5%별, 행성, 가스구름, 인간의 몸 — 이 모든 것을 물리학에서는 바리온 물질(Baryonic Matter)이라고 부릅니다. 여기서 바리온 물질이란 양성자와 중성자로 이루어진 원자 기반의 물질, 쉽게 말해 우리가 눈으로 보고 손으로 만질 수 있는 모든 물질을 의미합니다.그런데 현재 우주론 표준 모형..

중력렌즈 (시공간 왜곡, 암흑물질, 아인슈타인 링)허블망원경 사진을 처음 들여다봤을 때, 저는 솔직히 "이거 CG 아닌가?" 싶었습니다. 우주 한가운데에 빛이 둥글게 휘어진 고리 모양으로 찍혀 있었는데, 실제 관측 사진이라고 하니 당장은 믿기지 않았습니다. 그게 중력렌즈 현상이었고, 그날 이후로 우주를 보는 눈이 조금 달라졌습니다.시공간 왜곡이 만들어내는 자연의 망원경중력렌즈(Gravitational Lensing)란 거대한 질량을 가진 천체가 주변 시공간을 휘게 만들고, 그 근처를 통과하는 빛이 휘어진 공간을 따라 경로를 바꾸는 현상입니다. 여기서 시공간 왜곡이란 아인슈타인의 일반 상대성이론에서 설명하는 개념으로, 질량이 있는 물체는 그 주변의 공간과 시간 자체를 구부러뜨린다는 의미입니다. 쉽게 상상하..

암흑물질 찾기 (은하 회전, 중력렌즈, 지하 실험)솔직히 처음엔 "보이지도 않는 걸 어떻게 연구한다는 건지" 이해가 안 됐습니다. 그런데 은하 회전 속도 데이터를 접하고 나서 생각이 완전히 바뀌었습니다. 과학자들이 암흑물질을 추적하는 방식은 단순한 추측이 아니라, 수십 년간 쌓인 관측 증거의 집합체였습니다.은하 회전 곡선이 드러낸 이상한 신호제가 처음 이 주제에 빠진 건 은하 회전 곡선(Galaxy Rotation Curve) 때문이었습니다. 여기서 은하 회전 곡선이란 은하 중심에서 멀어질수록 별들의 공전 속도가 어떻게 변하는지 보여주는 그래프입니다. 뉴턴 역학에 따르면 중심에서 멀어질수록 공전 속도는 느려져야 합니다. 태양계에서 해왕성이 지구보다 훨씬 느리게 도는 것과 같은 원리입니다.그런데 실제 관측..

우주 거대구조 (밀도 차이, 암흑물질, 코스믹 웹)은하가 우주에 무작위로 흩어져 있다고 생각하셨나요? 저도 그렇게 생각했습니다. 그런데 실제 우주 지도를 보면 은하들이 마치 거미줄처럼 연결된 거대한 구조를 이루고 있습니다. 이걸 처음 알았을 때 꽤 당황스러웠습니다. 무질서해 보이는 우주가 사실은 거대한 질서 위에 놓여 있었으니까요.밀도 차이가 시작이었습니다우주 거대구조의 출발점은 사실 굉장히 소소합니다. 빅뱅 직후 우주 전체가 거의 균일했는데, "거의"라는 말이 핵심입니다. 아주 미세한 밀도 차이, 즉 어떤 영역은 물질이 조금 더 많고 어떤 영역은 조금 더 적은 상태가 존재했습니다.이 흔적이 실제로 측정된 것이 바로 CMB입니다. CMB란 우주배경복사(Cosmic Microwave Background)를..

암흑물질 (은하회전, 중력렌즈, 우주구성)밤하늘을 올려다보며 "저게 전부일까?" 하는 생각을 해본 적 있으신가요? 저도 어느 날 밤 그런 생각을 하다가 암흑물질이라는 개념을 처음 접했습니다. 솔직히 처음엔 SF 설정인 줄 알았습니다. 그런데 파고들수록, 이게 오히려 현실이 SF보다 더 기묘하다는 걸 증명하는 사례라는 걸 알게 됐습니다.은하가 흩어지지 않는 이상한 이유일반적으로 우리가 보는 별과 가스, 먼지가 은하를 구성하는 전부라고 알려져 있습니다. 저도 처음엔 당연히 그렇게 생각했습니다. 그런데 1970년대 천문학자 베라 루빈이 은하 회전 곡선(Rotation Curve)을 측정하면서 이상한 점을 발견했습니다. 여기서 은하 회전 곡선이란, 은하 중심에서 거리에 따라 별들이 얼마나 빠르게 공전하는지를 나..

우리은하 구조 (막대나선은하, 나선팔, 암흑물질)솔직히 저는 꽤 오래 밤하늘의 별들이 그냥 우리 주변에 듬성듬성 떠 있는 존재라고 생각했습니다. 태양계가 은하 안의 한 점에 불과하고, 그 은하 자체도 수천억 개의 별이 중력으로 묶인 거대한 구조물이라는 걸 제대로 받아들인 건 꽤 최근의 일입니다. 우리은하의 실제 형태와 태양계의 위치를 이해하고 나서야 '우주에서 우리가 어디쯤 있는가'라는 질문이 훨씬 선명하게 느껴졌습니다.막대나선은하와 나선팔: 우리가 사는 은하의 실제 모습우리은하는 막대나선은하(Barred Spiral Galaxy)입니다. 여기서 막대나선은하란 은하 중심부에 막대 모양의 별 밀집 구조가 존재하고, 그 양 끝에서 나선팔이 뻗어 나오는 형태를 의미합니다. 단순한 나선은하와 달리 중심이 둥근 ..