최근 과학자들은 주기율표에 있는 원소의 기원을 알아내기 위한 연구를 진행했습니다.
연구가 진행될 수록 원소들의 기원이 하나씩 확인되었지만, 한 원소의 기원은 도저히 알아낼 수가 없었습니다.
그 원소는 바로 금이었는데요.
지금도 우주는 금으로 가득차 있지만 과학자들은 이 금이 도대체 어디서 온건지 전혀 알 수가 없습니다.
도대체 금은 어디서 어떻게 만들어진 걸까요?
금이 만들어지려면 79개의 양성자와 118개의 중성자가 결합되어 단일 원자핵이 되어야 합니다.
즉, 핵융합이 일어나야 만들어질 수 있다는 말입니다.
하지만 금을 만들어낼 수 있을 정도로 강력한 핵융합은 우주에서 그렇게 자주 일어나지 않습니다.
핵융합은 우주에서 발견되고 있는 금의 양을 설명하기에는 턱없이 부족하죠.
그렇다면 우주의 많은 금은 도대체 어디에서 온걸까요?
금의 기원에 대해서 지금까지 제안된 아이디어로는 초신성이나 중성자 별의 충돌을 들 수 있습니다.
먼저 중성자 별의 충돌은 양성자와 중성자가 결합되어 만들어진 원자핵을 우주로 분출하여 금을 만듭니다.
하지만 과거 중성자 별 충돌의 연구에는 한가지 중요한 문제가 빠져 있는데요, 바로 중성자 별 충돌의 희귀성을 고려하지 않았다는 겁니다.
한마디로 중성자 별의 충돌이 우주에서 얼마나 많이 일어나고 있는가를 전혀 생각하지 않았다는 거죠.
그래서 과학자들이 이 빈도수를 계산해 본 결과, 가장 높은 예측 빈도수 조차 우주의 금을 설명할 수 없었습니다.
그렇다면 이번엔 초신성을 살펴봅시다. 그 중에서도 자기 회전 초신성(magneto-rotational supernova)이 딱 적당해 보이네요.
아주 희귀한 유형의 이 초신성은, 매우 빠른 회전 속도와 강력한 자기장을 가지고 있습니다.
그래서 초신성이 진행되는 동안, 빠른 회전력과 강한 자기장에 의해 별의 내부와 외부가 뒤집어지게 됩니다.
이 때 별은 금의 핵(gold nucleus )으로 가득차 있는 내부의 물질을 우주로 빠르게 내뿜게 되죠.
하지만 금의 핵이 우주로 나왔다고 하더라도 금이 될 가능성은 희박하며, 별의 내부에서 금이 이미 만들어진 상태로 분출될 가능성은 이보다 더 낮습니다.
그래서 초신성도 우주의 금을 설명하기에 부족하다고 할 수 있습니다.
즉, 우주에서 금을 만들 수 있는 가장 강력한 원인인 중성자 별의 충돌과 초신성 조차도 우주의 많은 금을 설명할 수 없다는 겁니다.
그렇다면 이외의 다른 가능성은 없는 걸까요?
과학자들은 이번의 연구를 위해 기존에 발표된 341개의 다른 논문들을 분석했습니다.
지금까지 발표된 모든 관련 데이터를 모아 시뮬레이션하는 정말 엄청난 작업이었죠.
이 방법을 통해 탄소-12(Carbon-12)라는 아주 가벼운 원자와 우라늄-238(uranium 238)과 같은 매우 무거운 원자의 기원을 알아낼 수 있었습니다.
또한 이 외의 다른 원소들의 비밀도 추가로 알아낼 수 있었는데요.
예를 들면, 스트론튬(strontium)은 시뮬레이션에서 중성자 별의 충돌에 의해 만들어진다는 것이 확인되었습니다.
이는 과학자들이 중성자 별의 충돌을 직접 관측하여 얻어낸 결과와 완벽히 일치했죠.
또한 그동안 설명할 수 없었던 유로퓸(Europium)의 기원을 자기 회전 초신성으로 설명하는데 성공했습니다.
하지만, 금에 대한 수수께끼는 도저히 풀 수가 없었습니다.
이에 대해 과학자들은 아직 우리가 모르는 무언가가 금을 대량으로 만들어내고 있는 것이 틀림없다고 생각하고 있습니다.
정말 우주에는 우리가 아직 모르는 무언가가 금을 만들어내고 있는 걸까요?
아니면 중성자 별의 충돌이 우리가 생각했던 것 보다 더 많은 금을 만들어내고 있었던 걸까요?
아직은 알 수 없지만, 과학자들은 지금도 금의 기원을 밝혀내기 위해 노력하고 있습니다.
그리고 우리는 주변에서 쉽게 볼 수 있는 금에도 이와 같은 우주의 미스터리가 숨겨져 있었다는 사실을 새롭게 알게 되었습니다.
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