국내 연구진이 20년이 넘는 끈질긴 연구 끝에 태양계를 포함해 우주에 현존하는 수많은 행성들이 만들어진 핵심 원리를 세계 최초로 밝혀냈다.
과학기술정보통신부는 22일 이정은 서울대 물리천문학부 교수 연구팀이 별이 생성될 때 규산염이 결정화하는 과정을 미국 제임스웹 우주망원경을 이용해 세계 최초로 관측하고 입증하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구성과는 이날 국제 학술지 ‘네이처’에 게재됐다.
규산염은 지구 지각의 약 90%를 차지하는 광물로, 지구처럼 암석으로 이루어진 지구형 행성과 혜성의 핵심 구성 성분이다. 행성계는 태양계처럼 하나의 별을 중심으로 여러 천체가 공전하는 구조를 말한다. 따라서 행성의 탄생 과정을 이해하기 위해서는 행성계 형성 초기에 이 규산염이 언제·어디서 만들어졌는지를 밝혀야 한다.
문제는 규산염의 결정질 형태가 섭씨 600도 이상의 고온에서만 형성된다는 점이다. 이는 별에 가까운 뜨거운 원시 행성계 내부에서는 생성될 수 있지만, 극도로 차가운 행성계 외곽이나 혜성 형성 영역에서는 만들어지기 어렵다는 의미다. 그럼에도 혜성에서 결정질 규산염이 발견되면서, 고온 환경에서 생성된 물질이 어떻게 차가운 외곽까지 이동했는지 알아내는 것은 과학계의 오랜 미해결 과제였다.
이정은 교수 연구팀은 20여 년간 별의 탄생 과정을 연구하며 태아별(탄생 초기 별) 단계에서 발생하는 폭발적 질량 유입 현상이 규산염의 화학적 상태를 근본적으로 변화시킬 것이라고 가정했지만 이를 검증할 관측 수단이 오랫동안 존재하지 않았다.
상황은 2022년 허블 우주망원경보다 약 100배 뛰어난 성능을 갖춘 제임스 웹 우주망원경이 가동되면서 달라졌다. 연구팀은 뱀자리 성운에 위치한 태아별을 집중 관측해 고온의 원시 행성계 원반 안쪽에서 형성된 결정질 규산염이 ‘원반풍’에 의해 차가운 외곽으로 운반되는 과정을 직접 확인했다. 원반풍은 원시 행성계 내부에서 가열이나 자기장 작용으로 발생해 바깥쪽으로 흐르는 가스 흐름으로 원반풍이 결정질 규산염을 이동시킨다는 것을 직접 확인한 것이다. 과기정통부는 결정질 규산염의 생성과 이동 원리를 밝혀낸 세계 최초이자 태양계와 비슷한 행성계 형성 과정에 보편적으로 적용할 수 있는 연구성과라고 강조했다.
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