암흑물질은 강한 중력원으로 우주의 25%를 차지할 것으로 예측됩니다. 다양한 후보 물질이 제안돼 있지만 아직까지 관측이 이뤄진 적은 없습니다. 암흑물질을 구성하는 후보 물질들은 전자기력과 상호작용하지 않기 때문입니다. 빛을 흡수하지도, 반사하거나 방출하지도 않아 관측이 까다롭습니다.
이런 가운데, 일본 연구팀이 우리은하 중심부에서 대표적인 암흑물질 후보 물질인 WIMP(약하게 상호작용하는 무거운 입자)의 흔적을 찾았다고 주장했습니다. 연구 결과는 26일 오전 8시‘Journal of Cosmology and Astroparticle Physics’에 게재됐습니다. (엠바고 해제)
연구팀은 두 WIMP가 충돌할 때 소멸하며 방출하는 20GeV의 감마선을 페르미 감마선 우주 망원경 데이터를 이용해 검출했습니다. WIMP는 양성자보다 500배 무거운 후보 물질로 이 때 방출하는 감마선의 강도가 계산돼 있는데, 이번 관측에서 이론으로 예측한 범위 내에 속하는 감마선이 검출됐다는 것입니다. 또 감마선의 구조는 우리은하에 위치한 암흑물질 헤일로에서 예상되는 모양과 비슷했다고 주장했습니다.
연구팀은 이 흔적이 WIMP를 관측한 증거라고 주장합니다. 하지만 다른 연구팀의 검증이 필요한 상황입니다.
전문가 의견 요청 내용
이번 연구와 관련해 1)배경 및 의의, 맥락, 2)내용 해설 3)관측 결과의 신빙성 4)해석에 대한 이견 등을 전문가에게 요청했습니다.
본 연구는 우주 감마선을 관측하는 Fermi 위성 자료를 15년간 분석해, 우리 은하를 둘러싼 공간에서 약 20 GeV 에너지에서 예상보다 강한 신호가 보인다고 보고했다.
저자는 이 신호가 WIMP로 추정되는 암흑물질이 서로 충돌해 사라질 때 나오는 흔적일 가능성을 제기한다. 하지만 배경 방사선 모델링과 은하 구조에 대한 불확실성이 커 다른 천체물리적 원인으로도 설명될 수 있다. 특히 필요한 암흑물질 특성이 기존 직접 검출 실험에서는 아직 보이지 않는다는 부분에 있어도 해석의 신중함이 요구된다.
현대 과학에서는 중요한 결과가 나오면 연구자 개인의 해석보다(저자가 한 명임) 여러 연구팀의 반복 분석과 공동 검증을 통해 합의가 형성되어야 한다. (순수 개인적 견해)
따라서 이번 결과는 흥미로운 건 사실이긴 하나 추가 관측과 국제적 협력 분석, 그리고 서로 다른 관측간의 교차 검증을 거쳐 엄밀하게 평가될 필요가 있다.
swyoun@ibs.re.kr
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