“인류의 위대한 발견” 韓 연구진, 태양계 탄생 비밀 풀었다

- 서울대 이정은 교수팀, 네이처 게재
- 제임스 웹 우주망원경으로 관측 성공
- 행성 형성 메커니즘 새 이정표 제공

제임스 웹 우주망원경.[과기정통부 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 과학기술정보통신부는 서울대학교 이정은 교수 연구팀이 별이 생성될 때 규산염이 결정화되는 과정을 세계 최초로 관측하고 입증하는 데 성공했다고 밝혔다.

이번 연구성과는 세계 최고 권위 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 22일 게재됐다.

지구의 지각을 구성하고 있는 물질 중 약 90%를 차지하는 규산염은 지구형 행성과 혜성을 구성하는 핵심 성분이다.

특히 규산염의 결정질 형태는 600℃ 이상의 고온 환경에서만 형성되는 것으로 알려져 있는데, 그럼에도 극도로 차가운 태양계 외곽에 위치한 혜성에서 결정질 규산염이 발견되면서 고온 환경에서 형성된 물질이 어떻게 태양계 외곽으로 이동했는지에 대한 의문이 제기되어 왔다.

그동안 전세계 많은 연구자들이 난류 혼합이나 대규모 물질 이동 등의 가설을 세워 추측하는 데에만 그쳤을 뿐 규산염의 결정화와 이동이 동시에 일어나는 것이 관측되는 증거는 부족했다.

이정은 교수는 20여 년 동안 별이 태어나는 과정을 연구해오며, 태아별의 폭발적 질량 유입이 혜성을 구성하는 성분의 화학적 상태를 근본적으로 변화시킬 것으로 예상했지만, 이러한 변화를 정확히 관측할 수 있는 감도와 해상도를 가진 망원경은 그 당시에는 존재하지 않았다.

이후 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경이 성공적으로 발사되면서, 이론적 예측을 실제로 검증할 수 있는 성능을 갖춘 망원경이 확보, 그동안 구상해 온 연구를 실제로 수행할 수 있는 환경이 마련됐다.

국내에서 유일하게 제임스 웹 우주망원경 관측 시간을 확보한 연구팀은 뱀자리 성운*에 위치한 태아별 EC 53에 주목했다. EC 53은 약 18개월 주기로 밝기가 변화하기 때문에 폭발기와 휴지기를 명확히 구분할 수 있는 천체이다.

서울대학교 물리천문학부 별탄생 그룹.[과기정통부 제공]

EC 53의 휴지기와 폭발기에서 각각 관측을 이어 나갔고, 그 결과 폭발 단계에서만 결정질 광물의 스펙트럼이 검출되는 것을 확인했다. 이는 규산염 결정화가 태아별에 가까운 뜨거운 원반 안쪽에서 실제로 일어남을 확인하는 결과이다. 또한 원반 안쪽에서 생성된 결정질 규산염이 원반풍에 의해 차가운 외곽으로 운반될 수 있다는 것도 밝혀냈다.

이번 연구 결과는 연구팀이 오랜 기간 연구하며 쌓아온 이론적 예측이 관측을 통해 증명되어 결실을 맺게 된 것으로, 결정질 규산염의 생성과 이동 원리를 밝혀낸 세계 최초의 결과다.

이정은 교수는 “이번 연구 성과는 장기간에 걸쳐 축적된 경험이 과학적 발견으로 이어진 사례라”라며 “앞으로 후속 관측을 이어 나가 규산염 결정화와 물질 이동 과정의 보편성과 진화 단계에 따른 의존성을 검증할 계획”이라고 밝혔다.