생명체 이루는 6대 원소중 마지막 원소 인(P) 한국학자 주도 연구팀이 초신성 잔해서 발견

구본철-문대식 교수 참여

연구에 사용한 초신성 잔해 카시오페이아A의 합성 이미지. 카시오페이아A는 질량이 태양의 15∼25배 되는 별이 폭발한 초신성의 잔해로 추정된다. 붉은색, 초록색, 푸른색 부분이 각각 초신성에서 생성된 철, 황, 산소가 풍부한 곳이다. 이곳에서 새로 만들어진 다량의 인이 관측됐다.

국내 연구진이 주도한 국제 공동연구팀이 생명체 구성 6개 원소 중 하나인 인(P)이 우주에서 만들어지고 있는 현장을 발견했다.

구본철 서울대 물리천문학부 교수가 주도하고 문대식 캐나다 토론토대 천체물리학과 교수, 존 레이먼드 미국 하버드-스미스소니언 천체물리연구소 박사 등이 참여한 국제 공동연구팀은 초신성의 잔해에서 다량의 인을 발견하고, 세계적인 학술지 ‘사이언스’ 13일자에 발표했다.

뼈를 구성하고, 유전 정보를 담는 DNA의 핵심 성분이기도 한 인은 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 등 5개 원소와 함께 생명체의 탄생과 유지에 필수적인 물질이다. 그렇지만 인은 우주 대폭발(빅뱅) 직후 생성된 수소나 다른 원소들에 비해 우주에서 거의 발견되지 않아, 탄생 원인을 예측하는 이론만 있었을 뿐 실제로 확인된 적은 아직까지 없었다.

국제 연구진은 지구로부터 1만1000광년 떨어진 곳에서 1860년경에 폭발한 카시오페이아A라는 초신성의 잔해에서 나오는 근적외선을 관측해 다량의 인을 발견하는 데 성공했다. 이번에 관측된 인의 양은 우리 은하에서 일반적으로 발견할 수 있는 인의 100배에 달했다. 이번 결과는 문대식 교수가 개발에 참여한 적외선 분광기를 미국 팔로마 산에 있는 5m짜리 헤일망원경에 장착해 얻어 냈다. 구 교수는 “초신성 폭발에서 만들어져 우주로 퍼져 나가는 ‘인’의 기원이 확인됐다”며 “관측된 인의 양이 이론이 예측한 값과도 부합하는 만큼, 이번 결과는 별의 폭발과 최종 진화를 연구하는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

이우상 동아사이언스 기자 idol@donga.com