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채 교수와 맥고우 연구팀은 150개 이상의 은하에서 EFE를 발견하고, 그 결과를 지난해 11월 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)에 발표했다.

채 교수는 “우리도 암흑물질이 존재한다는 가설 아래 연구를 해왔기 때문에 이번 논문의 결과가 놀라울 수 밖에 없다”고 말했다. 채 교수는 “처음에는 우리 연구 결과를 수정뉴턴역학으로 해석하는 것을 꺼렸지만 지금은 이 명백한 결과가 암흑물질 가설보다는 수정뉴턴역학을 뒷받침한다는 사실을 부인할 수 없다”고 덧붙였다.

연구팀은 원반 은하의 153개 회전 곡선을 분석했다. 분석 대상이 된 은하는 SPARC(Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves) 데이터베이스에서 골랐다.

과학자들은 강한 외부 중력장을 가진 은하가 약한 외부 중력장을 가진 은하에 비해 더 자주 느려지거나 감소하는 회전 곡선을 보이는 것을 관찰함으로써 EFE를 추론했다고 말했다. 이것은 바로 수정뉴턴역학 이론의 예측과 맞아떨어지는 것이었다.

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수정뉴턴역학 이론의 가능성에 대해서 채 교수는 “이론적인 관점에서 볼 때 양자 이론에 기초한 입자물리학의 표준모형에서 암흑물질은 필요하지 않다”고 말했다.

다만 중력의 문제로 인해서 어쩔 수 없이 암흑물질 입자를 가정하게 됐다는 것이다. 반면, 뉴턴이나 아인슈타인의 기존 중력이론은 양자 이론, 즉 양자중력이론에 기반하고 있지 않다. 채 교수는 “따라서 중력이론의 수정이 논리적으로 더 타당할 수 있다”고 덧붙였다.





아인슈타인의 일반 상대론은 굉장히 현상을 정확하게 예측해내는 이론입니다. 하지만 이 우주적 스케일을 다루는 이론은 은하 스케일로 갈때 천체의 운동을 제대로 설명해내지 못합니다. 다만  '암흑물질'이라는 가상의 물질을 장방정식 항에 끼워넣는다면 잘 설명됩니다. 하지만 이 암흑물질이 실재하는 것이냐 논란이 많았습니다. (이미 역사적으로 맥스웰의 이론을 견강부회 식으로 설명하려다가 폐기된 '에테르'라는 것이 있었습니다) 그래서 아예 새로운 이론을 고안해낸 이들이 많았습니다. 그중의 하나가 '수정 뉴턴 역학'입니다. 그런데 이번에 연구팀이 원반 은하의 153개 회전 곡선을 분석했는데 이것이 수정뉴턴역학의 이론을 강화하는 데이터여서 몇몇 회의적인 학자들까지도 이 이론에 마음을 두게 되었습니다.

과연 '암흑물질'이 존재하지 않고 뉴턴의 중력이론과 아인슈타인의 일반 상대론을 뛰어넘는 새로운 중력이론이 고려될 가능성이 있는것인지 화제가 되고 있습니다.