원소의 생성과 별의 일생
안녕하세요. 스타민s 입니다. 하늘의 반짝이는 별들은 정말 아릅답게 빛나고 있습니다. 이런 별들은 오랜 세월에 걸쳐서 탄생과 죽음을 반복 하는데 이런 탄생과 죽음으로 우리의 세상을 이루는 원소들을 만들어냅니다. 여기에서 우리가 알 수 있는 것은 이지구는 그리고 우리는 우주에서 왔다는 것을 생각 하게 합니다. 이것은 무엇을 이야기 하는지 이야기 해봅시다.
원소들의 탄생
태양의 생성 과정을 살펴보면서 이야기 해보겠습니다. 우주에는 먼지와 가스로 이루어진 성간물질이 존재한는데 성간물질이 중력에 의해서 뭉쳐지면서 원시별이 생겨났습니다.
그리고 중력에 의해서 다 압축 되면서 수소가 헬륨으로 변하는 핵융합반응을 일으키면서 항성이 됩니다. 수소가 헬륨으로 변해가는 핵융합반응을 하면서 별의 90%를 보내게 되는데 이 시기를 주계열이라고 합니다. 이시기가 다하고 수소가 바닥이 나면 중력이 다시 압박해 오고 압력이 높아지면서 중심의 열이 더 올라가면서 헬륨을 탄소로 변화 시키는 핵융합 반응을 일으킵니다. 헬륨이 탄소를 탄소와 헬륨이 만나서 산소를 만들게 됩니다. 그러면서 별은 부풀어 오르게 되고 밖같쪽 가스는 중력을 적게 받으면서 밖으로 방출되게 됩니다. 그리고 이 가스들이 별의 주면에서 타오르면서 빛을 내기 시작 하는데 이것을 "행성상 성운"이라고 합니다. 그리고 다시 압렵에 의해서 압축이 되면서 전자가 그힘과 평형으 이루어 안정한 별이 됩니다 이것을 백색 왜성이라고 합니다.
태양보다 10배 더 큰별은 이런 과정을 거치는데 한층더 압력을 견디며 더 고온이 되서 탄소와 산소보다 더 무거운 원소를 만들게 됩니다. 그리고 태양과 비슷한 별들처럼 압축의 과정을 거치면서 전자를 중성자로 만들고 파괴하려하는데 이 중성자가 전자처럼 서로 밀어내면서 밖으로 압력을 주어 중력과 평형을 이루며 중성자 별이 됩니다.
별들은 보통 두개에서 여려개가 동시에 존재하는데 백색왜성이나 중성자별이 다른 쌍둥이 별을 흡수하면서 폭발을 하게 되는데 이를 초신성이라고 합니다. 이때 핵반응을 하면서 만들지 못한 60여종의 더 무거운 중원소들을 중성자별 폭팔로 만들게 됩니다. 이처럼 우주에서는 별들이 수소에서 부터 무거운 철과 금등을 만들기 까지 반복 하며 태어나고 죽어갔습니다. 이런 원소들이 지금의 태양계도 만들게 된것입니다. 지구의 탄생을 보면 우주에서 내린 운석들이 물을 가지고 왔고 다양한 원소들을 가져 왔다고 하는데 참으로 신기한 일입니다.
원소 탄생의 증거
이렇게 수소에서 부터 지금의 무거운 원소들이 만들어지는다는 증거는 100억년이 훨씬 넘는 별들을 관측하면 그들에게서는 수소이외에 무거운 원소가 검출되지 않는다고 합니다. 원소 검출 결과는 스팩트럼으로 알수 있다고 하는데요. 최초로 발견한 사람은 17세기 독일의 렌즈 제작자 "요제프 폰 프라운호퍼"라고 합니다. 프라운호퍼는 프리즘을 이용해서 태양빛을 이용해서 무지개처럼 7개의 빛을 만듭니다. 그리고 그 빛속에서 이상한 것을 발견하였는데 574개나 되는 검은 선들을 발견하게 됩니다. 그리고 그것을 스케치로 남겼습니다. 프라운호퍼는 평생을 이 검은 선들이 무엇인지 조사하였지만 결국 답을 찾지 못했다고 합니다. 반세기가 지난뒤에서 해답을 찾았는데 이 검은선은 원소를 나타낸다고 합니다. 우리가 어떤 원소를 태우게 되면 빛을 내는데 그것을 스펙트럼으로 보게 될때 각각의 원소는 고유의 검은 선이 나오게 됩니다. 원소 불꽃 반응 실험을 아마 중학교 때 할 것입니다. 이것을 이용하여 태양있는 원소들을 알 수 있는 것입니다. 그리고 더 나아가서 다른 별들의 구성 원소들을 알 수 있습니다. 그래서 오래된 별들에게선 거의 수소나 가벼운 원소들만 관측이 되고 태양이나 다른 별들에게서 무거운 원소들이 발견 되는 것을 보아 별의 죽음으로 인해서 중원소들이 만들어 졌음을 알 수 있다고 합니다.
기원전 연금술을 통해서 금을 만들려고 했던 연금술사들은 고온에 의해 원소가 변함을 알았기 때문에 철을 금으로 만들려고 했을 것입니다. 그 옛날 그들은 우주에서 고온 핵융합에의해 우리의 원소들이 만들어 졌다고 믿었을까요? 정말 궁굼한 일입니다. 일부는 그랬을것이라 믿지 않았을까 생각합니다.
우리는 저 먼 우주에서 왔을 것이라고 봅니다. 우리를 이루는 원소는 수십억 수백억년전에 만들어졌을 수도 있습니다. 우리가 먹는 음식들과 먼지들 그들은 다시 우리몸에 축척 되고 결국 우리의 일부가 됩니다. 그리고 죽고 다시 다른 일부가 되고 별들도 죽음을 맞이하면서 새로운 원소를 만들어 내고 그 원소들과 다른 먼지 가스와 합쳐져서 다시 새로운 별을 만들어 냅니다. 언제나 죽음과 탄생이 공존 하는 세상, 참으로 아름답습니다. 우리는 수소에서 왔고 우리는 또다시 언젠가 다른 우주의 원소가 될것입니다. 만약 이 이야기가 맞다면 말입니다. 감사합니다.
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