뜨거운암흑물질 (Hot Dark Matter)
쉽게 풀면
매우 빠르게 움직이는 암흑물질로, 작은 구조를 만들기 어렵게 하고 큰 구조부터 먼저 형성되도록 만드는 종류다.
왜 중요한가
뜨거운 암흑물질은 구조 형성기에 상대론적 속도로 움직여 작은 규모 요동을 지워 버리므로, 큰 구조가 먼저 생기고 쪼개지는 하향식 구조 형성을 예측합니다. 관측된 거대구조와 은하가 은하단보다 먼저 생긴 증거가 이를 배제해 차가운 암흑물질이 표준이 되었고, 이 배제는 중성미자가 주된 암흑물질일 수 없다는 결론으로 이어졌습니다. 반대로 소규모 구조의 억제 정도에서 중성미자 질량 총합의 상한을 얻는 것이 현재의 활용법입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
이 연구는 중성미자와 같은 뜨거운 암흑물질이 지배하는 우주 모형이 관측된 은하 분포와 잘 맞지 않음을 시뮬레이션을 통해 보여, 차가운 암흑물질 모형이 선호되는 계기를 제공했다.
이 문장은 뜨거운 암흑물질이 너무 많으면 작은 규모의 은하 구조가 지워져 버려 실제 관측과 맞지 않으므로, 그 비중에 상한이 있어야 한다는 뜻입니다. 앞의 예문이 초기 배제 연구를 다뤘다면, 이 문장은 이후 세워진 정량적 제약을 보여줍니다.
조금 더 깊게 보면
뜨겁다는 것은 온도가 아니라 자유 흐름 길이가 은하 규모보다 크다는 뜻이며, 같은 입자도 질량이 크면 차가운 쪽으로 분류됩니다. 중성미자는 질량이 있으므로 실제로 존재하는 뜨거운 암흑물질이지만 총 밀도의 극히 일부만 차지합니다. 차가운 것과 뜨거운 것 사이의 따뜻한 암흑물질은 소규모 문제를 완화할 후보로 논의되며, 라이먼 알파 숲이 그 질량 하한을 줍니다.
주의할 점
뜨거운 암흑물질만으로는 관측된 작은 규모의 은하 구조를 설명하기 어려워, 오늘날 표준 모형에서는 차가운 암흑물질이 주된 성분으로 채택되었다.