우리 은하계에서 가장 젊은 장소는 ‘여기’ [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

Credit: NASA/McDonald Observatory

별의 일생은 사람과 비슷하다. 처음에는 가스 덩어리로 시작해 점점 커지다가 어느 순간이 되면 핵융합 반응에 필요한 질량을 끌어 모아 빛나기 시작한다. 추가로 가스를 모아 더 성장하면 일반적인 별인 주계열성 단계로 진입해 오랜 세월 빛나게 된다. 

하지만 인간처럼 별도 노화가 서서히 진행된다. 중심부의 수소 가스가 점점 소진되고 헬륨이나 그보다 더 무거운 원소가 많아지면 별은 점점 커진다. 그리고 태양 질량의 별은 결국 마지막 노년기인 적색거성 단계를 거쳐 최후를 맞이하고 유품으로 백색왜성을 남긴다. 반면 태양보다 무거운 별의 경우에는 초신성 폭발과 함께 더 격렬한 최후를 맞이한다. 

그런데 실제로 우리에게 중요한 것은 드물지만 무거운 별에 맞이하는 초신성 폭발이다. 이때 무거운 원소들이 생성되기 때문이다. 사실 우주가 생성된 직후 우주에는 수소와 헬륨밖에 없었다. 지구와 인간을 구성하는 무거운 원소는 모두 초신성 폭발의 결과로 생겨났다. 

천문학자들은 수소나 헬륨보다 무거운 원소를 모두 금속이라고 부른다. 시간이 지날수록 우주에 금속 성분이 풍부하기 때문에 금속 성분이 많은 별일수록 젊은 별이라고 할 수 있다. 따라서 은하에서 젊은 별이 많은 지역을 확인할 때도 금속의 비율이 중요한 지표로 사용된다. 

그런데 아이러니하게도 멀리 떨어져 있는 은하보다 우리 은하에 속해 있는 젊은 별의 지도를 작성하는 일이 어렵다. 우리가 은하 안에 있다 보니 다른 은하처럼 전체를 밖에서 보기 어렵기 때문이다. 

하지만 텍사스 대학의 케이스 호킨스가 이끄는 연구팀은 가능한 범위 안에서 우리 은하에 있는 젊은 별의 지도를 작성하는 연구를 진행했다. 연구팀은 20억 개 이상의 별의 화학적 구성에 대한 정보가 담긴 LAMOST 및 유럽 우주국의 가이아 망원경 데이터를 이용해 지구에서 최대 32,600광년 떨어진 별의 나이 지도를 완성했다. 

지도를 보면 붉은색으로 표시된 젊은 별들은 주로 은하 나선팔의 중심에 집중되어 있음을 알 수 있다. 많은 가스와 별이 모인 장소가 새로운 별의 생성이 활발한 곳이라는 의미다. 반면 태양은 여기서 약간 벗어난 곳에 있었다. 

태양의 나이는 46억 년으로 사람으로 치면 이제 인생 절반을 지난 40대 초반의 별이라고 할 수 있다. MZ세대나 그보다 더 젊은 세대에 해당하는 별은 좀 떨어진 장소에 있고 태양은 비교적 나이 든 별 사이에 있다. 하지만 반대로 말해서 그 정도 시간이 지났기 때문에 인간 같은 지적 생명체가 진화할 수 있었다. 

사실 나이가 어린 별도 그리고 태양처럼 중간 정도 지난 별도, 마지막 순간을 맞이해 우주로 물질을 공급하는 별 모두 우주의 일부이고 자연의 순환이라고 할 수 있다. 인간은 별과는 비교할 수 없을 정도로 짧게 살다 가는 존재이지만, 과학을 통해 이 과정을 탐구하고 이해해 나가고 있다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com