.Dark Matter May Be Annihilating Itself at the Heart of the Milky Way
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암흑 물질은 은하수 중심부에서 스스로를 소멸시키고 있을 수 있습니다
킹스 칼리지 런던2025년 3월 15일, 다크 매터 입자 물리학 소멸 예술 컨셉 일러스트레이션
은하수 중심부에서 나온 이상한 신호는 암흑 물질이 우주 충돌로 스스로를 소멸시키고 있음을 시사합니다. 과학자들은 이러한 에너지 폭발이 우주의 가장 큰 미스터리 중 하나를 찾는 데 빠진 단서가 될 수 있다고 믿습니다. 출처: SciTechDaily.com
은하수 중심부의 이상한 에너지원은 새로운 유형의 암흑 물질일 수 있다. 과학자들은 그곳의 수소 가스가 예상치 못한 방식으로 이온화되어 있다는 것을 발견했는데, 이는 우주선으로는 설명할 수 없습니다. 대신, 그들은 가벼운 암흑 물질 입자가 충돌하여 대전된 입자를 생성한다고 제안합니다. 이는 우리가 암흑 물질과 우주에서의 암흑 물질의 역할에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있습니다. 은하계 핵심에서 온 신비한 신호 우리 은하 중심에서 발견된 이상한 현상이 새로운 유형의 암흑 물질과 관련이 있을 수 있습니다. 우주 질량의 85%를 구성하는 것으로 생각되는 보이지 않는 물질인 암흑 물질은 과학의 가장 큰 미스터리 중 하나로 남아 있습니다. 수십 년간의 연구에도 불구하고 그 진정한 본질은 여전히 알려지지 않았습니다. 이제, 획기적인 연구에서 과학자들은 잠재적인 단서를 발견했습니다. 그들은 대체 형태의 암흑 물질이 은하수에서 일어나는 설명되지 않은 화학 반응의 원인이 될 수 있다고 제안합니다. 가능한 새로운 에너지원 확인 킹스 칼리지 런던의 박사후 연구원이자 이 연구의 주요 저자 중 한 명인 샤얌 발라지 박사는 이렇게 설명합니다. "우리 은하의 중심에는 양전하를 띤 수소의 거대한 구름이 있는데, 이는 수십 년 동안 과학자들에게 미스터리였습니다.
일반적으로 이 가스는 중성입니다. 그렇다면 음전하를 띤 전자를 떨어뜨릴 만큼 충분한 에너지를 공급하는 것은 무엇일까요? "우리 은하의 이 부분에서 방사되는 에너지 시그니처는 끊임없이 움직이는 에너지원이 있다는 것을 시사하며, 우리의 데이터는 현재 모델이 생각하는 것보다 훨씬 가벼운 형태의 암흑 물질에서 비롯될 수 있다고 말합니다." 암흑 물질에 대한 가장 확립된 이론은 암흑 물질이 '약하게 상호 작용하는 대량 입자'(WIMP)라고 알려진 입자 그룹일 가능성이 높다는 것입니다. 이 입자들은 일반 물질을 별다른 상호 작용 없이 통과하기 때문에 감지하기가 극히 어렵습니다. 그러나 3월 10일 Physical Review Letters 에 게재된 이 연구는 WIMP보다 훨씬 낮은 질량을 가진 또 다른 유형의 암흑 물질을 부활시킬 가능성이 있습니다.
작은 입자, 큰 결과 연구자들은 이 작은 암흑 물질 입자들이 서로 충돌하여 '소멸'이라는 과정을 통해 새로운 대전 입자를 생성한다고 생각합니다. 이 새로 생성된 대전 입자는 이후 수소 가스를 이온화할 수 있습니다. 이 이온화 과정을 설명하려는 이전 시도는 우주 전체를 여행하는 빠르고 강력한 입자인 우주선에 의존했습니다. 그러나 이 설명은 몇 가지 어려움에 직면했습니다. 이 현상이 일어나는 중앙 분자 구역(CMZ)의 관측에서 기록된 에너지 시그니처가 우주선에 기인할 만큼 충분히 크지 않은 것으로 보이기 때문입니다.
이러한 과정은 WIMP에서도 가능하지 않은 것으로 보입니다. 더 밝은 암흑 물질의 대안? 연구진은 소멸을 일으키는 에너지원이 우주선보다 느리고 WIMP보다 질량이 작다는 설명을 내놓았습니다. 발라지 박사는 "암흑 물질에 대한 탐색은 과학에서 가장 큰 수색이지만, 많은 실험이 지구를 기반으로 합니다. CMZ의 가스를 다른 종류의 관찰에 사용함으로써 우리는 근원으로 바로 갈 수 있습니다. 데이터는 암흑 물질이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 가벼울 수 있다는 것을 말해줍니다."라고 말했습니다.
"암흑 물질에 대한 탐색은 기초 과학의 가장 중요한 목표 중 하나이지만, 많은 실험은 지구를 기반으로 하며, 암흑 물질이 그들에게 오기를 손을 뻗은 채 기다리고 있습니다. 우리 은하의 중심을 들여다봄으로써 CMZ의 수소 가스는 우리가 암흑 물질의 가능한 본질에 대한 증거를 식별하는 데 더 가까워졌을 수도 있음을 시사합니다." 우리 은하에 대한 이해의 돌파구 이 발견은 동시에 우리 은하의 더 광범위한 미스터리를 설명할 수 있는데, 예를 들어 은하수 중심부에서 발견된 특정 유형의 X선 관측인 '511-keV 방출선'이 있습니다. 이 특정 에너지 시그니처는 동일한 저질량 암흑 물질이 충돌하여 대전된 입자를 생성하기 때문일 수도 있습니다.
참고문헌: Pedro De la Torre Luque, Shyam Balaji 및 Joseph Silk의 "Sub-GeV Dark Matter에 의한 중앙 분자 구역의 비정상 이온화", 2025년 3월 10일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.101001
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