신비로운 무언가가 은하수를 밝히고 있습니다. 암흑물질이 아닐까?

수년 동안 천문학자들은 은하수 중심 근처에 희미하고 널리 퍼져 있는 감마선 빛에 대해 의아해해 왔습니다. 이 신비한 빛의 근원은 불확실하며 두 가지 가능성이 남아 있습니다. 암흑 물질 입자의 충돌이나 밀리초 펄서로 알려진 빠르게 회전하는 중성자 별에서 비롯될 수 있습니다.

10월 16일에 발표된 새로운 연구에 따르면 실제 검토 편지두 설명 모두 현재 똑같이 그럴듯해 보입니다. 과도한 감마선이 노화된 별에서 나오는 것이 아닌 것으로 밝혀지면 암흑물질이 실제로 존재한다는 최초의 구체적인 증거가 될 수 있습니다.

“암흑 물질은 우주를 지배하고 은하계를 하나로 묶습니다. 그것은 매우 중요하며 우리는 그것을 어떻게 감지할 수 있는지에 대해 항상 필사적으로 생각하고 있습니다”라고 존스 홉킨스의 물리학 및 천문학 교수이자 파리 천문 과학 연구소와 소르본 대학의 연구원인 공동 저자 Joseph Silk가 말했습니다. “감마선, 특히 우리 은하 중심에서 관찰되는 과잉 빛이 우리의 첫 번째 단서가 될 수 있습니다.”

미스터리를 탐구하기 위해 Silk와 국제 과학자 팀은 고급 슈퍼컴퓨터 모델을 사용하여 은하계의 초기 역사와 진화를 처음으로 통합하여 암흑 물질이 은하계에서 존재할 가능성이 가장 높은 위치를 매핑했습니다.

오늘날 은하계는 물질이 거의 들어오거나 나가는 거의 자립형 시스템입니다. 그러나 처음 10억년 동안 이 은하계는 더 작고 암흑물질이 풍부한 은하들을 흡수하여 합쳐져 그 구조를 형성했습니다. 암흑 물질 입자가 은하계 핵을 향해 모여 집중됨에 따라 충돌 가능성이 커졌습니다.

팀이 모델에 이러한 보다 현실적인 상호 작용을 포함시켰을 때 결과 시뮬레이션은 NASA의 페르미 감마선 우주 망원경이 수행한 실제 감마선 관측과 거의 일치했습니다.

이 일치하는 지도는 은하수 중심의 과도한 감마선이 암흑 물질에서 유래할 수 있음을 암시하는 세 가지 증거를 완성합니다. 암흑 물질 입자 충돌로 인해 발생하는 감마선은 실제 세계에서 관찰되는 것과 동일한 신호를 생성하고 동일한 특성을 가질 것이라고 연구원들은 말했습니다. 그러나 이것이 확실한 증거는 아닙니다.

빠르게 회전하는 활력을 되찾은 오래된 중성자별(밀리초 펄서라고 함)에서 방출되는 빛은 기존 감마선 지도, 측정 및 신호 서명을 설명할 수도 있습니다. 그러나 이 밀리초 펄서 이론은 불완전하다고 연구원들은 말했습니다. 이러한 계산이 작동하려면 연구자들은 관찰한 것보다 더 많은 밀리초 펄서가 존재한다고 가정해야 합니다.

체렌코프 망원경 배열(Cherenkov Telescope Array)이라고 불리는 거대하고 새로운 감마선 망원경을 건설하면 답을 얻을 수 있습니다. 연구원들은 고에너지 신호를 측정할 수 있는 고해상도 망원경의 데이터가 천체 물리학자들이 역설을 깨는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다.

연구팀은 은하수에서 나오는 이러한 감마선이 더 높은 에너지를 가지고 있는지, 즉 밀리초 펄서인지, 아니면 암흑 물질 충돌의 낮은 에너지 산물인지 테스트하기 위한 새로운 실험을 계획하고 있습니다.

“제 생각에는 깨끗한 신호는 흡연 총이 될 것입니다”라고 Silk는 말했습니다.

그 동안 연구자들은 은하계를 도는 몇몇 선택된 왜소은하에서 암흑물질을 어디에서 발견해야 하는지에 대한 예측 작업을 수행할 것입니다. 예측을 매핑한 후에는 이를 고해상도 데이터와 비교할 수 있습니다.

실크는 “우리는 새로운 데이터를 보고 한 이론을 다른 이론보다 확증할 가능성이 있다”고 말했다. “아니면 아무것도 찾지 못할 수도 있습니다. 이 경우 해결해야 할 더 큰 미스터리가 될 것입니다.”

주요 시사점

• 감마선의 이상한 빛이 은하수 중심부에서 빛나고 있으며, 과학자들은 그 뒤에 무엇이 있는지 밝히기 위해 노력하고 있습니다.
• 한 가지 주요 이론은 암흑 물질 입자가 충돌하여 이 빛을 설명할 수 있는 감마선의 짧은 섬광을 방출한다는 것입니다.
• 연구원들은 강력한 슈퍼컴퓨터를 사용하여 은하수의 형성을 재현하여 그러한 충돌로 인한 암흑 물질과 감마선 신호가 나타날 위치를 예측했습니다.
• 시뮬레이션된 지도는 실제 망원경 데이터와 일치하며, 이를 확인하려면 더 많은 증거가 필요하지만 실제로 암흑 물질 상호 작용에서 빛이 나올 수 있음을 시사합니다.