우주 최초의 별 ‘가스 고리’ 발견

-빅뱅에서 겨우 18억 년 후

우주 최초의 별이 남긴 가스 고리가 과학자들에 의해 드디어 발견됐다고 영국 일간지 데일리메일이 12일(현지시간) 보도했다.

천문학에서는 관습적으로 헬륨보다 무거운 원소를 '금속', 또는 중원소라고 말한다. 빅뱅 당시의 우주에는 수소와 헬륨밖에 없었기 때문이다. 그외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어지거나 초신성 폭발 때 만들어진 것이다.

"중원소들은 빅뱅 당시에는 없었습니다. 모두 나중에 별에 의해 생성된 것들이지요."

논문 주저자 닐 크라이턴 호주 스윈번 공과대학 천체물리학 센터의 박사는 "최초의 별들을 만든 것은 빅뱅 당시에 존재했던 태초의 원소 가스였다"면서 "따라서 오늘날의 별들과는 상당히 다른 별이었을 거라고 과학자들은 생각하고 있다"고 밝혔다.

빅뱅 직후에 생성된 이 최초의 별들은 흔히 제3종족 항성이라 불리는데, 우주에 최초로 탄생한 제1세대 별을 뜻한다. 이 별들의 특성은 덩치가 엄청나게 크다는 점이다. 따라서 항성 진화과정을 아주 짧은 시간에 끝내고 대폭발로 별의 생애를 마감했다. 이른바 초신성 폭발이다.

이때 별 속에서 생성된 철 이하의 중원소들을 우주공간으로 뿜어냈으며, 철보다 무거운 원소들은 초신성 폭발 때의 고온과 압력으로 만들어져 역시 우주공간으로 흩어졌다. 자연에 존재하는 92개의 원소 중 수소와 헬륨을 제외한 것들은 모두 별에 의해 이렇게 만들어진 것이다.

만약 당신의 손가락에 금반지 끼워져 있다면 그것은 초신성 폭발 때에 만들어진 것으로, 초신성 잔해들이 우주공간을 떠돌다가 지구가 생성될 때 흘러들어 광맥을 이루었고, 그것을 광부가 캐내고, 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼워지게 된 것이라고 보면 된다.



이처럼 우주공간의 가스에 포한된 원소 비율을 분석해보면 그 가스의 내력을 알 수 있다. 말하자면 별이나 가스의 원소성분은 지문과도 같은 것이다. 제2, 3세대의 별들은 당연히 중원소들을 많이 포함하고 있다. 우리 태양은 제3세대 별, 또는 항성종족 1로 분류된다.

논문 공동저자 마이클 머피 스윈번 대학 교수는 "이번에 발견된 태초의 가스 고리에는 최초의 별만이 보여줄 수 있는 지극히 낮은 중원소 비율을 가지고 있다"고 말했다. 연구자들은 이번 발견에서 몇 가지 다른 원소의 비율을 더 측정하여 연구 성과를 확장할 수 있게 되기를 기대하고 있다.

​이 연구논문은 다음주 발간될 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다.

​이광식 통신원 joand999@naver.com