과학자들을 당황스럽게 만든 5가지 이상한 발견

과학자들의 머리를 아프게하는 이상한 현상들은 지구 전역, 태양계, 심지어 우주의 깊은 공허속에서도 매년 발견되고 있습니다.

이러한 발견은 우리가 살고 있는 현실에 대한 우리의 이해를 앞당겨 주는 경우도 있지만, 그중에는 우리가 알고 있는 물리 법칙에 정면으로 도전하는 경우도 있습니다.

이렇게 우리가 알고 있는 이해의 테두리를 벗어나고 있는 현상들은 지구상에서 가장 똑똑한 전문가들의 머리마저 아프게 만들고 있죠.

이번 시간에는 현대 과학자들을 당황스럽게 만들었던 5가지 사건들을 살펴보도록 하겠습니다.

5. 물리학을 뒤흔드는 남극의 입자

물리학자들은 남극의 얼음에서 우주로 향하고 있는 고 에너지의 입자를 발견했으며, 이러한 현상이 왜 발생되는지 전혀 알지 못합니다.

일부 과학자들은 이들이 일종의 우주선(Cosmic ray)라고 생각하고 있죠.

입자 물리학의 표준 모델을 구성하는 입자들은 이런식으로 이동할 수 없어야만 합니다.

그러나 이러한 현상은 2016년 3월 NASA의 ANITA(Antarctic Impulsive Transient Antenna)라는 망원경을 통해 실제로 관측된 현상입니다.

저 에너지 입자는 지구 내에서 큰 영향을 받지 않고 먼 거리를 이동할 수 있지만, 고 에너지 입자는 충돌의 가능성이 높기 때문에 완전히 다르게 작용합니다. 즉, 거의 불가능하다는 얘기입니다.

그래서 대부분의 과학자들은 ANITA가 완전히 새로운 유형의 입자를 포착했다고 주장합니다.

또 다른 이론으로는, 지구 내부에서 비정형적으로 분포되어 있는 암흑 물질 또는 거의 충돌하지 않는 비활성 중성미자의 한 종류일 것이라고 추정하고 있습니다.

4. 토성의 육각형 소용돌이

2017년에 임무를 끝낸 카시니 호의 데이터를 분석한 결과, 토성의 북반구가 여름철에 접어들게 되면 북극에서 이상한 육각형의 소용돌이가 형성된다는 것을 발견했습니다.

1980년대에 NASA의 보이저호는 토성 대기의 낮은 위치에서 6각형의 와류를 발견했지만, 이번 카시니호의 발견은 더욱 놀라웠는데요.

그 이유는, 이 소용돌이가 기존의 6각형 소용돌이를 넘어 수백 킬로미터까지 위로 솟아나 있었기 때문입니다.

이 육각형의 소용돌이들이 자연적으로 두 개의 서로 다른 고도에서 발생된 것인지, 또는 이 육각형이 사실은 수백킬로미터의 수직 범위에 걸쳐 있는 우뚝 솟은 독립된 구조물인지 알 수 없지만, 계절적인 요인과 관련되어 있는 것으로 추정되고 있습니다.

이 기하학적인 수수께끼에 대한 연구는, 더 높은 곳에 위치한 대기가 저고도 환경에 의해 어떠한 영향을 받는지 파악암으로써 과학자들이 행성 주변의 에너지 이동을 이해하는데 도움을 줄 것입니다.

3. 실종된 암흑 물질

피터 반 도쿰(Pieter van Dokkum)이 이끌고 있는 연구팀은 암흑 물질이 없는 것으로 보이는 NGC1052-DF2라는 은하를 발견했습니다.

이러한 발견은 은하계가 어떻게 형성되는지에 대한 우리의 이해를 부정하는 것이었기 때문에, 많은 과학자들의 머리를 아프게 만들었죠.

우리가 이해하기로는 은하계가 만들어지기 위해서는 암흑 물질이 반드시 필요하다는 겁니다.

즉, 암흑 물질이 없는 상태에서 은하계가 형성되어서는 안된다는 말입니다.

연구팀은 드래곤 플라이 망원사진 군집(Dragonfly Telephoto Array)을 사용해 6천 5백 광년 떨어진 곳에 위치한 NGC1052-DF2의 질량을 자세히 살펴볼 수 있었는데요.

과학자들은 NGC1052-DF2의 질량이 그 안에 있는 별(가시 물질)에서 예상되는 총 질량과 거의 동일하다는 것을 발견했습니다.

또한 NGC1052-DF2의 질량은 우리 은하계의 질량 대비 0.5%밖에 되지 않았죠.

어떤 사람들은 암흑 물질이 존재하지 않을 수도 있고, 중력에 대한 우리의 이해를 수정할 필요가 있다고 제안합니다.

그러나 중력의 대체 이론은 여전히 은하계의 암흑 물질을 대체할 수 있는 무언가를 추가로 필요로 하죠. 즉, 그곳엔 항상 무언가가 있어야 한다는 말입니다.

어쨋든, 이번의 발견은 역설적인 결론을 만들어 내기도 했는데요.

은하 NGC1052-DF2에서 암흑 물질이 검출되지 않았다는 것은 반대로 암흑 물질이 실제로 존재한다는 증명이라는 것입니다.

과학자들은 지금도 이 문제를 해결하기위해 연구를 계속하고 있습니다.

2. 깊은 공간에서 반짝이는 빛

한때, 천문학자들은 우리가 볼 수 없는 우주의 80%가 무엇으로 구성되어 있는지 알아보기 위해, 우주의 깊이를 탐색하다가 예상치 못한 것을 우연히 발견하게 되었습니다. 

칠레의 CTIO(Cerro Tololo International Observatory)를 통해 72개의 강렬한 이상한 빛을 발견하게 되었던 것이죠.

이 뜨거운 빛의 폭발은 3억 킬로미터에서 150억 킬로미터 거리에서 발생된 것으로 측정되었습니다.

또한 이들은 초신성에서 확인할 수 있는 밝기를 가지고 있었지만 지속 시간은 그렇지 않았습니다.

한가지 이론에 따르면, 이 사건은 제 2형 초신성의 여러가지 복잡한 원인에 의해 발생되었다고 하는데요.

이러한 현상은 FELT(fast-evolving luminous transient)라고 이름 지어졌으며, 별 붕괴의 초기 단계에서 기체 거품이 발생할 때 일어날 수 있는 것으로 추정되고 있습니다.

즉, 별이 초신성이 되면 이 가스 거품의 과열 효과로 인해 폭발하게 된다는 것이죠.

이 이론은 아직까지 유효한 이론이며, 시간만 충분이 주어진다면 확실한 답을 얻을 수 있을 겁니다.

1. 펄서에서 방출되는 이상한 적외선

RX J0806.4-4123은 지구에서 약 3,300광년 떨어진 곳에 위치한 X선 펄서 그룹인 매그니피센트 세븐(The Magnificent Seven)"중 하나입니다.

이 펄서는 천문학 자들이 예상했던 것보다 더 뜨겁고 느리게 움직였는데요.

RX J0806.4-4123은 과학자들의 입장에서 완전히 새롭고 이상한 적외선을 방출하고 있었습니다.

국제 천문학자 그룹이 허블 우주 망원경으로 이 펄서를 관찰했을 때, 펄서에서 방출되고 있던 적외선이 약 290억 킬로미터 떨어진 거리에서 발견되었죠.

별 자체가 생산할 수 있는 것 보다 훨씬 더 많은 적외선을 쏟아내고 있었기 때문에, 분명히 이 별에는 우리가 알수 없는 더 많은 일이 벌어지고 있을 겁니다.

그렇다면 그 에너지 원은 무엇일까요? 과학자들은 2가지의 이론을 제안했는데요.

바로 폴백 디스크 이론과 펄서풍 성운이라는 이론이었습니다.

풀백 디스크는 폭발 후 중성자 별 주위에 형성된 먼지 형태의 커다란 원반이라고 할 수 있습니다.

이러한 디스크는 아직까지 관찰된 적은 없지만, 과학자들은 그 존재를 가정했죠.

이 이론은 별의 높은 온도와 느린 회전뿐만 아니라 엄청난 양의 적외선을 방출하는데 필요한 에너지의 양을 설명할 수 있습니다.

만약 폴백 디스크 이론이 실제로 입증된다면, 중성자 별에 대한 우리의 이해가 한층 더 도약될 것입니다.

두 번째로, 펄서풍 성운 이론을 살펴보겠습니다.

강력한 자기장을 가진 중성자 별의 매우 빠른 회전은 강력한 전기장을 만들어냅니다.

이때, 대전 입자들이 이 안에서 빠르게 가속되어 펄서풍을 만들어낼 수 있죠.

또한 중성자 별은 소리의 속도보다 더 빠른 속도로 성간사이를 이동하기 때문에 성간 물질들과 펄서풍과의 충돌이 발생될 수 있습니다.

적외선 방출은 이 때 충돌된 입자들에 의해 발생되고, 높은 열과 느린 회전이라는 결과를 만들어냅니다.

과학자들은 이러한 현상을 밝혀내기 위해 지금도 연구를 계속하고 있습니다.

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