​세종대 채규현 교수, 나선은하로 수정뉴턴역학 새 증거 발견

 

비교적 강한 외부 중력장 하에 있는 해바라기 은하. [사진=세종대학교 제공]

세종대학교(배덕효 총장) 물리천문학과 채규현 교수는 최근 국제공동연구를 통해서 153개 나선은하 회전속도곡선을 역학적으로 분석하는데 성공했다.

16일 세종대에 따르면 미국 케이스 웨스턴 리저브 대학(CWRU)에서 제공하는 SPARC 데이터베이스에서 선별된 153개 나선은하들을 각 은하 이웃 은하들에 대한 정보가 분석됐다.

이 연구에는 세종대와 미국 CWRU, 오리건(Oregon) 대학, 그리고 영국 옥스포드(Oxford) 대학과 카디프(Cardiff) 대학 소속 6명 과학자들이 참여했고, 은하 암흑물질과 수정 뉴턴 역학 연구 세계적인 권위자인 CWRU 스테이시 맥거프(Stacy McGaugh) 교수도 포함됐다.

지난달 20일자 천체물리학저널에 'Testing the Strong Equivalence Principle: Detection of the External Field Effect in Rotationally Supported Galaxies' 제목으로 발표된 새로운 연구 결과는 외부 중력장 세기에 따라 은하 회전 속도 곡선이 외곽에서 미세한 차이가 있음을 명확히 보여주고 있다. 놀랍게도 이 차이는 수정 뉴턴 역학에서 예측하는 것과 일치한다.

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은하역학 연구와 관련 채규현 교수는 지난달 10일자 천체물리학저널 레터스에 발표한 'On the Presence of a Universal Acceleration Scale in Elliptical Galaxies'라는 다른 논문에서 회전하지 않는 구형은하에서 가속도 상수 값이 존재하며 이 값이 회전하는 나선은하에서 값과 같음을 발견했는데, 이 또한 수정 뉴턴 역학을 지지하는 결과이다.

이번 연구 결과에 대해 수정 뉴턴 역학 최초 제안자인 모르더하이 밀그롬(Mordehai Milgrom) 교수는 "이 연구 결과는 은하들 외부 중력장 효과에 대한 가장 최신·강력한 증거로 보인다. 이 결과가 향후 확실하게 검증이 된다면 이것은 은하 역학이 뉴턴이나 아인슈타인 이론이 아닌 수정 이론에 의한 것이라는 결정적 증거가 될 것이다"라고 의미를 부여했다.

이번 논문 제1 저자인 채 교수는 "그동안 뉴턴 역학을 의심하지 않고 암흑물질 입자가 존재한다는 가정하에 연구를 해왔기 때문에 이번 연구 결과는 놀라웠다. 처음에는 이 결과를 수정 뉴턴 역학에 부합하는 결과로 해석하기가 꺼려졌다"며, "그러나, 이 결과가 수정 뉴턴 역학을 지지하는 결과라는 점을 부인할 수 없다"라고 말했다.

채 교수는 지난 11월 20일 한국연구재단에서 진행한 '금요일에 과학터치' 강연을 통해 본 연구 결과를 설명했으며, 해당 강의는 유튜브를 통해서 시청할 수 있다.