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[이연호의 과학 라운지](39)별의 탄생과 소멸의 경이로움

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거대 질량 별, 소멸 시 '초신성 폭발' 일으키며 각종 원소 대방출

가스·먼지 구름 '성운' 뭉쳐 형태 갖춘 후 핵융합으로 별 재탄생

[편집자주] 수학, 화학, 물리학, 생물학 등 기초과학의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 특히 인공지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 빅데이터 등 첨단 정보통신기술(ICT)이 이끄는 4차 산업혁명 시대를 맞아 그 중요성은 점차 더 커지고 있다. 하지만 대개의 경우 기초과학은 어렵고 낯설게만 느껴져 피하고 싶은 것도 사실이다. 기초과학의 세계에 쉽고 재미있게 발을 들여 보자는 취지로 매주 연재 기사를 게재한다. 과학기술정보통신부 산하 공공기관인 한국과학창의재단의 전국 초·중·고등학생 대상 과학 교육 프로그램인 ‘다들배움’에서 강사로 활동하는 과학커뮤니케이터들과 매주 인터뷰를 진행하고 그 중 재밌는 내용들을 간추려 독자들에게 제공한다.
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초신성 폭발 모습. 출처: 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL).

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[이데일리 이연호 기자] 우주 내에서 탄생하는 모든 것에는 생성과 소멸이 있다. 항성(별)에도 이른바 장렬한 죽음이 있다. 태양 질량의 10배 이상 되는 거대 질량의 항성(O형 별·분광형에 따른 구분)은 마지막 진화 과정에서 폭발을 일으키는데 이를 초신성(supernova) 폭발이라고 한다.

별들은 폭발하는 순간에 엄청난 에너지를 한꺼번에 우주로 방출하고 태양 10억 개 밝기로 빛나는 초신성이 되면서 생을 마친다. 별의 중심 핵은 수축해 아주 작은 중성자별이 되거나 블랙홀이 된다.

초신성 폭발은 우주의 가장 중요한 사건 중 하나다. 초신성 폭발은 별이 일생 동안 핵융합을 통해 만들어 놓은 탄소, 산소, 규소, 철과 같은 갖가지 원소들을 우주로 환원하는 역할을 한다.

이 원소들은 우주상의 물질과 생명체의 재료가 된다. 우리 몸을 구성하고 있는 여러 원소들 역시 별의 죽음으로 생겨난 것이다. 만약에 별들이 이처럼 폭발을 일으키지 않고 조용히 스러져 갔다면 인류는 이 세상에 존재하지도 못했을 것이다.

그렇다면 초신성 폭발은 어떻게 다시 새로운 별들을 만들어 낼까. O형 별이 초신성 폭발 끝에 소멸하며 만들어 낸 물질들의 찌꺼기가 중력에 따라 뭉쳐 다시 새로운 별이 만들어진다. 다시 말하면 구름처럼 뭉쳐진 형태의 가스와 먼지 등으로 이뤄진 대규모의 성간물질인 성운이 별의 씨앗이 되는 것이다.

여러 작은 성운들이 뭉치고 뭉치다 보면 서로 거리가 좁혀지게 되고 부딪히는 일도 많아지게 된다. 이 과정에서 열이 나고 온도가 높아지다 보면 중심에서 핵이 만들어진다. 사람으로 치면 어머니 뱃속에 태아가 만들어지는 것과 같다. 스스로 빛을 내는 에너지를 갖지 못해 별은 아니지만 별이 될 준비를 하는 아기별인 셈이다. 아기별은 점차 중력에 버티는 힘이 강해지면서 서서히 형태를 갖춰 가고 핵융합을 통해 마침내 스스로 빛을 내는 에너지를 얻게 된다.

별은 소멸하며 성운을 낳고 성운은 다시 별을 낳는다. 뭐가 먼저라고는 말하기 어렵지만 별은 이처럼 끊임없이 소멸과 생성을 반복한다. 이는 결국 ‘닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐’는 해묵은 논쟁과도 같은 것이다. 도움말=김태림 과학커뮤니케이터.

◇김태림 과학커뮤니케이터 “진정한 과학소통 위해 최선 다할 것”
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김태림 과학커뮤니케이터가 지난 10일 열린 ‘2019 페임랩 코리아’ 본선에서 풍선을 이용해 초신성 폭발과 그에 따른 별의 탄생에 대해 강연하고 있다. 사진=김태림 과학커뮤니케이터.

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“대중들이 과학이 과학인지 모를 정도로 친숙하게 받아들이게 하는 것이 진정한 과학 소통이라고 생각합니다”

지난 10일 과학문화 전도사 ‘과학커뮤니케이터’ 선발대회인 ‘2019 페임랩 코리아’에서 우수상을 차지하며 6기 과학커뮤니케이터로 위촉된 김태림(사진) 씨는 과학커뮤니케이터로서의 향후 목표를 묻는 질문에 이 같이 답했다.

김 씨는 “앞으로 ‘사이언스 버스킹(길거리 과학 공연)’과 같은 활동을 꾸준히 해 나가며 과학적 지식을 단순히 쉽게 소개하는 것을 넘어 진정한 과학소통을 실현시켜 나가고 전문적인 과학커뮤니케이터로서 성장해 나가겠다”는 포부를 밝혔다.

김 씨는 “‘페임랩 코리아’ 무대에서 강연하는 동안 많은 사람들이 같이 호응해주고 즐거워하는 모습을 보고 정말 과학으로 소통이 가능하다는 사실에 놀라웠고 기뻤다”며 “그런 긍정적인 반응들을 앞으로 더 많은 과학 소통을 위해 힘써 달라는 의미로 받아들이고 여러 활동들을 통해 보답하겠다”고 덧붙였다.