따뜻한 암흑물질

따뜻한 암흑물질 (Warm Dark Matter, WDM)은 차가운 암흑물질(CDM) 모형의 문제점을 해결하기 위해 제안된 암흑물질의 한 종류입니다. 우주 질량의 상당 부분을 차지하지만 전자기적으로 상호작용하지 않아 직접 관측할 수 없는 암흑물질은 그 속도에 따라 뜨거운, 따뜻한, 차가운 암흑물질로 분류됩니다. 따뜻한 암흑물질은 차가운 암흑물질보다 입자의 속도가 느리지만 뜨거운 암흑물질보다는 빠릅니다.

특징:

• 속도: 따뜻한 암흑물질 입자는 차가운 암흑물질 입자보다 더 빠른 속도로 움직이며, 이로 인해 초기 우주에서 밀도 섭동을 억제하는 효과가 있습니다.
• 구조 형성: 따뜻한 암흑물질은 차가운 암흑물질 모형에서 예측되는 작은 규모의 구조 형성을 억제합니다. 이는 은하 헤일로 내의 소규모 위성은하의 수를 줄이고, 은하 중심부의 밀도를 낮추는 효과를 가져옵니다.
• 입자 후보: 따뜻한 암흑물질의 유력한 입자 후보로는 멸균 중성미자(sterile neutrino), 액시온(axion) 등이 거론됩니다.
• 관측적 증거: 따뜻한 암흑물질의 존재를 뒷받침하는 직접적인 관측 증거는 아직 부족하지만, 은하의 구조와 분포를 통해 간접적으로 그 존재 가능성을 탐색하고 있습니다. 특히, 왜소 은하의 분포와 밀도 프로파일은 따뜻한 암흑물질 모형을 검증하는 데 중요한 역할을 합니다.

논쟁 및 연구 동향:

차가운 암흑물질 모형은 우주의 대규모 구조를 설명하는 데 성공적이었지만, 작은 규모의 구조를 설명하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 따뜻한 암흑물질은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 제시되었지만, 아직까지 관측적 증거가 부족하고, 차가운 암흑물질 모형의 수정 버전을 통해 유사한 결과를 얻을 수 있다는 주장도 있습니다. 현재, 다양한 우주 시뮬레이션과 관측 데이터를 통해 따뜻한 암흑물질 모형의 타당성을 검증하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.