[eBook]암흑 물질과 암흑 에너지 : 우주의 96%를 차지하는 미확인 질량과 에너지

편저 : 뉴턴코리아 편집부출판사 : (주)아이뉴턴(뉴턴코리아)발행일 : 2017년 11월13일 | 종이책 발행일 : 2013년 05월10일

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우주에서 우리가 아는 물질은 겨우 4%이다

‘우주는 무엇으로 이루어져 있는가?’ 이런 질문을 받으면 밝게 빛나는 별과 은하, 그리고 더 나아가 성운, 먼지 등을 떠올리는 사람이 많을 것이다. 그러나 이러한 물질, 즉 맨눈이나 천체 망원경으로 볼 수 있는 물질을 모두 합해도 그 질량은 우주 전체의 겨우 4%밖에 되지 않는다. 그러면 나머지 96%는 무엇일까? 그것이 이 책의 주제인 ‘암흑 물질’과 ‘암흑 에너지’이다.
우리의 상식으로는 공을 하늘 높이 던지면 다시 땅으로 떨어져야 한다. 이것이 물리 법칙이다. 그런데 우주에서는 그 공이 계속해서 하늘로 올라가는 듯한 기묘한 일이 벌어지고 있다. 한편 은하단에서는 밖으로 튀어나갈 듯이 격렬한 운동을 해야 할 은하가 마치 무엇인가에 끌려 멈추듯이 은하단에 머물러 있다. 이런 일들은 전혀 관측되지 않으면서 중력을 미치고, 미지의 힘으로 우주를 팽창시키는 암흑 물질과 암흑 에너지가 없다면 일어날 수 없는 현상이다.
이 책에서는 아무리 좋은 망원경으로도 볼 수 없고, 그 정체도 밝혀지지 않은 암흑 물질과 암흑 에너지를 상세히 분석한다.
먼저 서문에서는 항성 및 은하에 대한 설명과 함께, 암흑 물질 및 암흑 에너지에 대한 기본 개념을 요약 설명한다.
제1장에서는 1930년대에 매우 기묘한 천문 현상이 발견되면서 검토되기 시작한 암흑 물질이란 과연 무엇인지를 정리한다. 제2장에서는 확인되지는 않지만 암흑 물질의 후보로 거론되는 것들과, 최신 검출 장치 등을 이용해서 암흑 물질을 찾아내고 인공적으로 만들려는 과학자들의 노력을 소개한다.
제3장은 암흑 에너지의 장이다. 1990년대 후반, 우주는 가속 팽창한다는 사실이 발견되면서 크게 주목되고 있는 암흑 에너지가 무엇인지를 정리한다. 제4장에서는 암흑 에너지 연구에 대한 최신 성과를 다룬다. 암흑 에너지 연구를 위해 세계 최고 수준의 카메라와 분광기 등이 장착된 망원경의 세부 성능과, 우주의 가속 팽창을 발견해서 노벨 물리학상을 받은 과학자들의 인터뷰를 통해 연구 과정에 대해서도 상세히 알아본다.
우주가 앞으로 어떻게 변해 갈지, 그 운명을 쥐고 있다고도 알려진 암흑 물질과 암흑 에너지의 실체에 대해 완전히 정리하는 계기가 될 것이다.

[특장]

보이지는 않지만 분명히 중력을 미치는 암흑 물질의 정체

태양 주위를 도는 지구가 태양계 밖으로 튀어 나가지 않는 이유는 태양의 중력 때문이다. 한편 은하단 안에서 운동하는 은하도 은하 전체로부터 중력을 받기 때문에 은하단에 머물 수 있다. 그런데 은하 전체의 질량만으로는 각각의 은하를 붙잡아 둘 수 없다는 사실이 알려져 있다. 마치 태양이 없는데도 지구가 태양계 안에 계속 머무는 것과 마찬가지이다. 결국 은하단에는 은하 이외에 중력을 미치는 물질이 있다고 보아야 하며, 이것이 바로 암흑 물질이다. 보이지는 않지만 분명히 중력을 미치는 암흑 물질이란 무엇이며, 그 존재를 어떻게 확인하게 되었는지, 그리고 암흑 물질의 후보는 무엇인지를 추적한다.

암흑 물질을 찾아내고 인공적으로 만들려는 과학자들의 노력
암흑 물질은 원자나 그 밖의 어떠한 물질과도 거의 충돌하지 않는 성질을 가지고 있다. 또 어떤 종류의 빛(전자기파)도 방출하지 않으며, 우주 초기에 거의 속도 0이었던 움직임이 느린 ‘차가운 입자’라고 생각된다. 그동안 암흑 물질의 정체라고 생각되었던 여러 물질은 이 조건을 충족시키지 못해 후보에서 탈락되었다. 이러한 필요조건을 갖춘 암흑 물질의 후보는 무엇이며, 그것을 확인하려는 과학자들의 최신 연구 성과를 알아본다.

우주를 가속 팽창시키는 암흑 에너지의 ...

목차 TOP

서문
밤하늘에 보이는 것 / 항성과 은하 / 우주의 96%를 차지하는 수수께끼의 물질과 에너지 / 다이제스트 암흑 물질 / 다이제스트 암흑 에너지

제1장 암흑 물질이란 무엇인가?
우주의 미스터리 물질 / 지나치게 무거운 은하단 ①~③ / 불가사의하게 회전하는 은하 ①~③ / 천체와 전자기파 / 거의 암흑 물질 후보 : 어두운 천체(MACHO) ①~② / MACHO는 후보에서 탈락 / 과거의 암흑 물질 후보 : 원자 / 원자의 총량 / 원자는 후보에서 탈락 / 탄환 은하단 ①~② / 과거의 암흑 물질 후보 : 중성미자 / 중성미자는 후보에서 탈락 / 차가 ...

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뉴턴코리아 편집부 [편저]

편저로 [Newton HIGHLIGHT 시리즈]가 있다.

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