별도, 행성도, 눈에 보이는 모든 것들이
사실 우주의 5%밖에 차지하지 않는다는 사실, 알고 있었어?
나머지 95%는 눈에 보이지도, 만질 수도 없는
'암흑물질'과 '암흑에너지'로 가득 차 있다.
우리는 그것들의 존재를 간접적으로 '느끼기'만 할 뿐,
정확히 무엇인지도, 어디서 왔는지도 아직 모른다.
거대한 우주를 지탱하고 움직이는 진짜 주인공들이지만,
정작 우리는 그 모습을 한 번도 본 적이 없는 셈이다.
우주의 비밀 중에서도 가장 깊고 신비로운 퍼즐,
이제 암흑물질과 암흑에너지의 세계로 함께 글을 써보겠습니다.
우리가 보는 우주는 단지 ‘빙산의 일각’일 뿐
밤하늘을 올려다볼 때마다 무수히 많은 별들이 반짝인다.
우리 태양계, 우리 은하, 그리고 멀리 떨어진 수십억 개의 은하들까지.
이렇게 수많은 천체가 모여 이 우주를 구성한다고 우리는 생각해왔다.
그런데, 놀랍게도 과학자들은 말한다.
"우리가 보는 모든 것은 우주의 단 5%에 불과하다."
나머지 95%는 대체 어디에 있는 걸까?
그 정체는 암흑물질과 암흑에너지.
이 둘은 말 그대로 ‘어둡다’. 빛을 내지도 않고, 빛을 흡수하거나 반사하지도 않는다.
그래서 망원경으로도, 맨눈으로도 볼 수 없다.
하지만 분명 존재한다는 강력한 증거가 있다.
가장 명확한 단서는 은하들의 움직임이다.
은하들은 수십억 개의 별로 이루어져 있고, 이 별들은 은하의 중심을 중심으로 회전한다.
문제는, 관측된 별들의 속도가 중력 법칙으로 설명되지 않는다는 점이다.
별들이 너무 빠르게 회전하는데, 보이는 질량만으로는 그런 중력을 만들어낼 수가 없는 것이다.
쉽게 말하면,
"은하가 분해되지 않고 형태를 유지하려면, 어딘가에 보이지 않는 질량이 더 있어야 한다."
과학자들은 바로 이 보이지 않는 질량을 ‘암흑물질’이라고 부른다.
마치 유령처럼 존재하지만 물리적 영향을 끼치는,
우리 우주를 실질적으로 지탱하는 보이지 않는 뼈대가 바로 암흑물질이다.
암흑물질 – 보이지 않는 우주의 뼈대
그럼 암흑물질은 대체 무엇일까?
정확히 말하면, 아직 모른다.
하지만 몇 가지 유력한 가설이 있다.
가장 유력한 후보는 'WIMP(윔프)' 라는 입자다.
WIMP는 "Weakly Interacting Massive Particles(약하게 상호작용하는 무거운 입자들)"의 줄임말이다.
이 입자들은 전자나 광자처럼 눈에 보이는 빛이나 전자기파와는 거의 상호작용하지 않지만,
중력은 느낀다.
즉, 존재하지만 투명하다.
지금도 전 세계 수많은 연구소에서
이 WIMP를 잡아내기 위한 실험이 진행 중이다.
대표적인 예가 '럭스' 나 '제논' 같은 심층 지하 실험이다.
이 실험들은 지하 깊숙한 곳, 다른 방해를 차단한 공간에서 암흑물질 입자가 미세하게 남기는 신호를 포착하려 하고 있다.
그런데도 아직 암흑물질을 직접 본 과학자는 단 한 명도 없다.
모든 것은 간접적인 증거와 이론에 기반해 있다.
또 다른 후보로는 초대질량 중성자, 미니 블랙홀, 심지어는 초대칭 입자까지 있다.
우리는 암흑물질을 둘러싼 퍼즐 조각 몇 개를 손에 넣었지만,
전체 그림은 아직 짜여지지 않았다.
그런데 여기서 끝이 아니다.
암흑물질만 있는 게 아니다.
우주의 70% 이상은 또 다른 미스터리,
'암흑에너지' 라는 정체불명의 힘으로 채워져 있다.
암흑에너지 – 우주를 밀어내는 보이지 않는 손
1998년, 과학자들은 엄청난 발견을 했다.
초신성 관측을 통해 알아낸 사실,
우주는 점점 느려지는 것이 아니라, 오히려 가속팽창하고 있다!
말 그대로 충격이었다.
그 전까지는 우주의 팽창이 시간이 지나면서 점점 느려질 거라고 믿어왔다.
중력 때문이었다. 하지만 현실은 반대였다.
우주는 점점 더 빨라지고 있었다.
이 가속팽창을 설명하기 위해 과학자들은 새로운 에너지 형태를 가정했다.
그것이 바로 암흑에너지다.
암흑에너지는 모든 공간에 균일하게 퍼져 있으며,
우주의 구조 자체를 밀어내는 '반중력' 같은 역할을 한다고 생각된다.
아직도 정확히 무엇인지, 왜 생겨났는지는 알지 못하지만,
그 힘 덕분에 우주는 끝없이 팽창을 계속하고 있는 것이다.
현재 우주 에너지 구성 비율을 보면 이렇다.
암흑에너지: 약 68~70%
암흑물질: 약 25%
보이는 물질(별, 행성, 가스 등): 약 5%
즉, 우리가 눈으로 보고, 손으로 만지고, 연구하는 모든 것은
우주의 단 5% 조각일 뿐이다.
우리는 말 그대로 거대한 빙산의 끝자락만을 보고 있다.
그 아래 숨겨진 95%의 우주를 이해하기 위해,
인류는 아직도 긴 항해를 계속하고 있다.
보이지 않는 것의 세계를 향해
우주는 우리가 아는 것보다 훨씬 더 크고, 훨씬 더 신비롭다.
암흑물질과 암흑에너지는 그 미지의 영역 중에서도 가장 거대한 퍼즐이다.
우리가 눈에 보이는 세상을 넘어
보이지 않는 것들을 이해하려 할 때,
비로소 진짜 우주의 모습을 엿볼 수 있을지도 모른다.
어쩌면, 이 수수께끼를 풀어내는 날,
우주는 지금과는 전혀 다른 모습으로 우리 앞에 펼쳐질 것이다.
"우주의 95%를 이해하는 순간, 우리는 또 다른 우주를 만나게 될 것이다."