암흑왜성의 AI 묘사. 우리 태양과 같은 별은 핵융합을 통해 동력을 얻습니다. 하지만 "암흑 왜성"이라고 불리는 기이한 유형의 별은 실제로 파악하기 어려운 암흑 물질로 동력을 얻을 수 있습니다.
이는 천체물리학의 대담하고 새로운 아이디어이며, 우주를 지금보다 훨씬 더 흥미롭게 만들 것입니다. 하지만 단 한 가지 문제가 있습니다. 우리는 아직 암흑왜성을 본 적이 없습니다.
우리 우주는 무엇으로 이루어져 있나요?
전체적으로 말하면, 우주는 주로 일반 물질(우리 주변에서 볼 수 있는 모든 것, 행성, 별), 암흑 물질, 암흑 에너지의 세 가지로 구성되어 있습니다. 일반 물질은 우주 전체의 5%에 불과하며 나머지는… 음, 우리는 그것이 무엇인지 잘 모릅니다.
"우리는 우주의 25%가 빛을 방출하지 않는 유형의 물질로 구성되어 있다고 생각합니다. 그래서 우리의 눈과 망원경에는 보이지 않습니다. 우리는 중력 효과를 통해서만 그것을 감지합니다. 이것이 바로 우리가 그것을 암흑 물질이라고 부르는 이유입니다."라고 하와이 대학교 물리학과 교수이자 이번 연구의 저자 중 한 명인 Jeremy Sakstein이 설명합니다.
수십 년간의 검색에도 불구하고 우리는 암흑물질이 정확히 무엇인지에 대해 많이 밝혀내지 못했습니다. 이제 Sakstein과 동료들은 대담한 가설을 세웠습니다. 갈색 왜성의 심장에 숨어 있는 암흑 물질을 발견할 수 있다는 것입니다.
물질은 우주를 구성하는 것 중 상대적으로 작은 부분일 뿐입니다. 간단한 용어로 아이디어는 다음과 같습니다. 갈색왜성은 별처럼 형성되지만, 수소 핵융합을 유지할 만큼 핵이 충분히 뜨거워지지 않습니다. 시간이 지나면 냉각됩니다. 아직까지는 새로운 것이 없습니다.
그러나 암흑 물질이 밀집되어 있는 지역(예를 들어 우리 은하의 중심)에서는 이러한 입자가 왜소의 중력에 의해 포획될 수 있습니다. 암흑물질이 충분히 축적되면 입자들이 충돌하고 소멸되어 에너지를 방출합니다. 그 열로 인해 드워프가 완전히 식지 못하게 됩니다. 결국 암흑물질로만 구동되는 안정된 상태에 도달합니다.
연구자들은 이 물체를 '암흑 왜성'이라고 부릅니다. 그들은 별과 다르지만 완전히 죽지는 않았습니다. 그들은 그 사이에 있습니다. 그리고 일단 형성되면 우주의 나이보다 오래 지속될 수 있습니다.
"이러한 물체는 암흑왜성이 되는 데 도움이 되는 암흑물질을 수집합니다. 주변에 암흑물질이 많을수록 더 많은 것을 포착할 수 있습니다."라고 Sakstein은 설명합니다. “그리고 더 많은 암흑물질이 별 내부로 들어갈수록 별의 소멸을 통해 더 많은 에너지가 생성됩니다.”
그런데 어떻게 찾나요?
그것은 아름다운 아이디어입니다. 하지만 Richard Feynman이 말했듯이 아이디어가 얼마나 아름다운지는 중요하지 않습니다. 실험에 부응해야합니다. 이전에는 그런 물건을 본 적이 없는데 어떻게 찾을 수 있을까요?
이상하게도 답은 리튬입니다.
보통 별에서는 리튬이 지속되지 않습니다. 강렬한 열기에 타오르고 있습니다. 그러나 암흑왜성에서는 그 물체가 표준 물리학에 따르면 리튬을 파괴할 만큼 충분히 거대하더라도 내부 온도는 더 낮을 것입니다. 따라서 천문학자들이 은하계 중심 근처에서 무겁고 오래된 물체를 발견하더라도 여전히 원래의 리튬이 함유되어 있다는 사실은 숨길 수 없는 신호일 수 있습니다.
James Webb 우주 망원경과 같은 도구는 이미 이 서명을 감지할 수 있습니다. 그러나 Sakstein에 따르면 또 다른 가능성이 있습니다. "당신이 할 수 있는 또 다른 일은 전체 개체군을 보고 통계적 방식으로 암흑왜성의 하위 개체군을 갖는 것이 더 잘 설명되는지 묻는 것입니다."
암흑왜성을 찾는 것은 쉽지 않을 것입니다. 하지만 만약 존재한다면 노력할 가치가 있습니다. 이것은 단지 새로운 유형의 별을 찾는 것이 아니라 우리 우주에서 가장 큰 퍼즐 중 하나에 대한 단서를 찾는 것입니다. 암흑 왜성은 암흑 물질의 본질과 기원에 대한 다양한 가설을 테스트할 수 있는 우주 실험실 역할을 할 수 있습니다. 이는 물리학 전체에서 가장 어두운 미스터리 중 하나를 밝힐 수 있습니다.
연구는 사전 인쇄 서버 arXiv에서 확인할 수 있으며 Journal of Cosmology and Astroparticle Physics에 게재될 예정입니다. .
