지구는 지금 초신성 잔해 통과 중… 남극 얼음서 발견된 고대 별의 흔적

수만 년 전 폭발한 초신성 잔해가 지금도 태양계 주변을 떠다니고 있다는 연구 결과가 나왔다. 연구진은 남극 얼음 속에서 초신성 폭발 때 만들어지는 희귀 방사성 원소 ‘철-60’을 발견했고, 현재 태양계가 오래된 초신성의 잔해 구름 속을 지나가고 있을 가능성이 크다고 밝혔다.

남극 얼음 속에서 발견된 초신성의 흔적

철-60은 일반적인 환경에서는 거의 생성되지 않는 특별한 방사성 동위원소다. 이 물질은 거대한 별 내부에서 만들어진 뒤, 별이 초신성 폭발을 일으킬 때 우주 공간으로 퍼져 나간다.

과거 연구에서도 수백만 년 전 지구 근처에서 초신성이 폭발했다는 흔적이 발견된 적은 있었다. 하지만 비교적 최근 형성된 남극 눈에서 철-60이 검출되자, 과학자들은 그 원인을 정확히 설명하지 못하고 있었다.

독일 헬름홀츠 드레스덴-로센도르프 연구센터의 도미니크 콜은 “국부 성간운 안에 철-60이 오랫동안 남아 있었고, 태양계가 그 구름을 지나가면서 지구가 이 물질을 조금씩 모으고 있다고 생각했다”고 설명했다.

연구진은 이전에도 최대 3만 년 된 심해 퇴적물에서 철-60을 발견했지만, 다른 가능성을 완전히 배제하지는 못했다. 그러나 이번에는 4만~8만 년 전 형성된 훨씬 오래된 남극 얼음을 분석했고, 그 결과 국부 성간운이 철-60의 근원이라는 증거가 훨씬 강해졌다.

연구진은 이 발견이 “현재 태양계를 둘러싼 성간 구름이 오래전 초신성 폭발과 연결돼 있다는 의미”라고 밝혔다.

태양계는 지금 거대한 우주 구름을 통과 중

과학자들은 태양계가 수만 년 전 국부 성간운에 진입했고, 앞으로 수천 년 안에 다시 빠져나갈 것으로 보고 있다. 현재 태양계는 이 구름의 바깥 가장자리 근처에 있는 것으로 추정된다.

연구팀은 태양계가 성간운에 들어왔을 시기와 겹치는 남극 얼음 코어를 집중적으로 분석했다. 그 결과 4만~8만 년 전에는 현재보다 지구에 도달한 철-60 양이 더 적었다는 사실도 확인됐다.

연구진은 이것이 과거 태양계가 철-60 농도가 낮은 영역에 있었거나, 성간운 내부 밀도가 크게 달라졌다는 뜻일 수 있다고 설명했다.

특히 철-60 신호가 수만 년 단위로 크게 변했다는 점도 중요했다. 우주 규모에서는 매우 빠른 변화인데, 이는 오래된 초신성 잔해가 수백만 년 동안 천천히 희미해졌다는 기존 가설과 맞지 않았다. 대신 현재 태양계 주변에 실제 초신성 물질이 남아 있다는 해석에 더 힘이 실렸다.

이번 연구는 엄청난 양의 남극 얼음 속에서 극미량의 철-60을 찾아내는 방식으로 진행됐다. 연구진은 약 300kg의 얼음을 화학 처리한 뒤 겨우 수백mg의 먼지만 남겼고, 그 안에서 철-60 원자를 분리해냈다.

최종 분석은 호주국립대학교의 중이온 가속기 시설에서 이뤄졌다. 연구진은 약 10조 개 원자 속에서 몇 개 안 되는 철-60 원자만 골라내야 했다고 설명했다.

독일 본대학교의 애나벨 롤로프스는 이 과정을 “지붕까지 건초로 가득 찬 축구장 5만 개 안에서 바늘 하나를 찾는 수준”이라고 표현했다.

연구진은 앞으로 태양계가 국부 성간운에 들어가기 전 시기의 더 오래된 얼음 코어도 분석할 계획이다. 이를 통해 태양계 주변 우주 환경이 어떻게 변해왔는지 더 자세히 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다.

성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr

출처: ScienceDaily, “Earth is flying through ancient supernova debris and scientists found the evidence in Antarctic ice”