[아하! 우주] 남극 눈에서 초신성 폭발 우주먼지 발견

-태양계와 성간구름 관계 밝히는 실마리​

과학자들이 남극의 눈을 조사한 결과, 최근 지구에 떨어진 성간 먼지를 발견했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)이 14일(현지시간) 보도했다.

이 발견은 태양계가 정기적으로 통과하는 성간구름의 신비를 밝히는 실마리가 될 수 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 지구에는 매일 수 톤의 우주먼지가 떨어지는데, 이는 지구 궤도 부근을 지나가는 혜성의 찌꺼기를 비롯해, 소행성 충돌 이나 폭발하는 별에 의해 발생하는 수많은 별 먼지가 만들어낸 것이다.

그러나 과학자들은 지구상에 떨어지는 우주먼지를 즉시로 발견하기는 힘들며, 오랜 시간이 지난 후에나 발견하는 경우가 많기 때문에 태양계가 주위의 우주 환경과 어떤 영향을 주고받는지에 대해 자세한 정보를 얻기 어려웠다.

그러나 이번 남극에서 발견한 우주 지는 지구에 떨어진 지 얼마 안된 선선한 것인 만큼 이 성간 먼지를 분석하면 성간구름의 신비와 태양계와의 관계에 대해 어떤 통찰을 얻을 수 있을 것으로 과학자들은 생각하고 있다.

호주 캔버라에 있는 호주국립대학교 실험 핵물리학자인 도미니크 놀 박사는 “과학자들이 우리의 연구 결과를 이용하여 태양계 주변이 어떻게 형성되었는지 알아낼 수 있을 것"이라고 밝히면서 "우리는 먼 은하와 별, 태양계에 대해서는 많은 것들을 알고 있지만, 정작 우리 태양계 주변 상황에 대해서는 그다지 자세히 알고 있지 못한 상태로 더 많은 연구조사가 필요하다"고 덧붙인다.

비교적 변질이 덜된 순수한 성간먼지 샘플을 얻기 위해 과학자들은 내린 지 20년 이내인 남극의 눈을 약 500kg 모았다. 독일의 코넨 남극기지가 있는 해안에서 수백 마일 떨어진 곳에 쌓인 눈이었다.

연구원들은 수집된 눈을 뮌헨으로 가져와 녹인 다음 고형물을 걸러내고 잔류물을 소각하는 등의 과정을 거친 후, 빛의 패턴을 분석했다.

그 결과 희귀한 방사성 동위원소인 철-60과 망간-53의 존재를 소량 발견했다. 동위원소는 핵에 보유하는 중성자 수가 다른 원소를 말한다. 예를 들어 자연에 가장 풍부한 철 동위원소인 철-56은 30개의 중성자를 가지며 철-60은 34개의 중성자를 가진다.

연구자들에 따르면, 철-60의 근원은 거대한 별의 임종인 초신성 폭발에서 생성된 것이다. 초신성 폭발은 전 은하가 내는 밝기를 웃돌 만큼 강력한 것으로, 우주 최대의 드라마라 할 수 있다. 자연적으로는 철의 10분의 1이 이 철-60 동위원소이다.

그러나 우주선(宇宙線)의 소립자가 행성 간 먼지에 부딪칠 때 철-60과 망간-53이 생성될 수 있다. 그런데 연구원들은 이 메커니즘에서 기대했던 예상치보다 망간-53의 비율에 비해 철-60의 비율이 더 크다는 사실을 발견했다.

연구원들은 또한 이 철-60이 핵무기나 발전소에서 나온 것인지의 여부를 조사한 결과, 이러한 출처에서 나온 철-60과 망간-53의 존재는 무시할 만한 수준이라는 것을 발견했다.

따라서 과학자들은 이들 방사성 동위원소가 성간 가스와 먼지 구름을 뿌린 근처의 초신성에서 만들어졌을 가능성이 가장 크다는 결론을 내렸다. 이 연구는 태양계가 그러한 성간 구름을 통과할 때 우주먼지가 지구 표면에 비처럼 내렸을 것이라고 제안했다.

앞으로 더 오래된 눈과 얼음에서 나온 성간 먼지를 조사해보면 인근 성간 구름의 기원과 구조, 그리고 태양계와의 상호작용의 역사를 밝힐 수 있을 것으로 연구원들은 기대하고 있다.

이 연구 결과는 8월 12일자 '피지컬 리뷰 레터' 저널에 발표되었다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com