[과학 이야기] 중성자별 충돌로 철보다 무거운 원소 생성

중성자별 충돌로 만들어진 철보다 무거운 원소가 처음으로 구체적으로 확인됐다. 이는 중성자별 충돌이 우주의 무거운 원소를 만드는 이른바 'R-과정'을 촉발한다는 점을 보여주는 가장 직접적인 증거로 받아들여지고 있다.

유럽남방천문대(ESO)와 과학전문 매체 등에 따르면 덴마크 코펜하겐대학 다라크 왓슨 부교수가 이끄는 연구팀은 중성자별 충돌에 따른 대규모 폭발인 '킬로노바(kilonova)'의 빛을 분석해 철보다 무거운 원소인 '스트론튬(strontium.Sr)'이 새로 생성된 것을 확인했다고 과학저널 '네이처(Nature)' 최신호에 밝혔다.

연구팀은 지난 2017년 8월 지구에서 약 1억3천만광년 떨어진 은하에서 포착된 중성자별 충돌에 따른 중력파 현상(GW 170817) 뒤 이어진 킬로노바(AT2017gfo)를 ESO 초거대망원경(VLT)의 X-슈터 분광기로 관측한 자료를 분석해 이런 결과를 얻었다.GW 170817는 천문학 사상 처음으로 포착된 중력파여서 ESO를 비롯한 주요 천문대 망원경들이 이후 상황을 집중적으로 관측했다.

중력파 현상 포착 직후 이뤄진 분광 분석에서는 이른바 'R-과정'을 통해 만들어진 것으로 추정되는 철보다 무거운 원소들이 뒤범벅된 것으로 나타났지만 구체적으로 어떤 원소들인지는 확인되지 않았다.

R-과정은 원자 핵이 주변의 중성자를 빠르게 포획하며 무거운 원소를 만들어내는 연쇄적인 화학반응으로, 금, 은 등 우주에 존재하는 철보다 무거운 원소의 절반가량이 이를 통해 만들어지는 것으로 이론화돼 있었지만 실증되지는 못했다.