우리 태양계에는 8개의 행성이 있지만 일부 과학자들은 9번째 행성이 있을 수도 있다고 말합니다. 이것은 단지 명왕성 지지자들의 의견이 아닙니다. 태양계의 어두운 가장자리에 아직 발견되지 않은 광대한 세계가 숨어 있다는 증거가 있습니다. 이제 새로운 연구에 따르면 외부 태양계의 이상한 현상이 암흑 물질의 존재에 대한 또 다른 아이디어인 수정된 중력 이론으로 설명될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
19세기에 천왕성의 궤도를 측정하는 천문학자들은 관측과 예측 사이에 약간의 불일치가 있음을 발견하고 천왕성이 알려지지 않은 거대 물체의 중력에 의해 영향을 받는다는 결론을 내렸습니다. 물론, 해왕성은 곧 발견되었습니다.
2016년에 천문학자들은 유사한 예측을 내렸습니다. 카이퍼 벨트에 있는 6개의 얼음 물체의 이상한 궤도 패턴을 기반으로 약 10개의 지구 질량을 가진 미지의 행성이 비밀리에 그들을 끌어당기고 있을 수 있습니다. 다른 천체와 심지어 태양의 기울어짐에 대한 추가 증거도 이러한 추측을 강화하는 것 같습니다.
그러나 다른 과학자들은 행성, 먼 암석과 얼음 원반, 심지어 작은 블랙홀 사이의 중력 "범퍼카" 상호 작용을 포함하여 다른 설명을 제안했습니다. 이제 한 연구팀이 중력 이론 자체를 수정하는 훨씬 더 대담한 아이디어를 내놓았습니다.
이것은 들리는 것만큼 터무니없는 것이 아닙니다. 뉴턴의 만유인력 법칙은 우주의 대규모 구조와 운동을 잘 설명하지만 어떤 경우에는 부족합니다. 100년이 넘도록 암흑물질은 뉴턴의 법칙에 의해 우주 모델에 남겨진 공백을 메우기 위한 첫 번째 선택이었습니다. 이 신비한 물질은 우주에 스며들어 빛을 반사하거나 방출하지 않으며, 강한 중력을 통해 일반 물질과만 상호 작용하는 것으로 생각됩니다.
암흑물질은 널리 받아들여지고 있지만, 암흑물질을 찾는 많은 실험에도 불구하고 직접적으로 발견된 적은 없습니다. 일부 과학자들은 뉴턴의 중력 법칙을 조정해야 한다고 믿습니다. 예를 들어, 낮은 가속도에서는 중력의 영향이 뉴턴이 설명한 것보다 더 강해 암흑 물질이 필요하지 않을 수 있습니다. 이 모델을 수정된 뉴턴 역학(MOND)이라고 하며 이를 뒷받침하는 증거가 최근 성단과 150개 이상의 은하에서 발견되었습니다.
새로운 연구에서 이론 물리학자들은 Planet Nine을 찾는 데 사용된 데이터 세트에 MOND를 적용했습니다. 그들의 모델에 따르면 MOND가 작동한다면 외부 태양계에 있는 일부 물체의 궤도는 수백만 년 동안 은하수의 중력장과 정렬되어야 합니다. 연구팀은 놀랍게도 이들 물체의 궤도 클러스터가 태양계 관측과 완벽하게 일치한다는 사실을 발견했습니다.
이번 연구의 공동저자인 Harsh Mathur는 "이 합의는 충격적이다. MOND는 은하계 규모의 관측을 매우 잘 설명하지만 이것이 외부 태양계에 명백한 영향을 미칠 것이라고는 예상하지 못했다"고 말했다.
연구가 흥미롭기는 하지만, 팀은 데이터 세트가 여전히 작으며 다른 가능한 설명이 많다는 점을 인정합니다. 그동안 암흑물질과 플래닛나인에 대한 탐사는 계속될 것으로 보인다.
연구 공동저자인 캐서린 브라운(Katherine Brown)은 “결과가 무엇이든, 이번 연구는 중력을 테스트하고 물리학의 근본적인 질문을 연구하기 위한 실험실로서 외부 태양계의 잠재력을 강조합니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 Acta Astromica에 게재되었습니다.