고든의 블로그 구글 분점: 우주 이야기 1002 - 70억년 전 태양계 이전 물질을 만나다
(Dust-rich outflows of evolved stars similar to the pictured Egg Nebula are plausible sources of the large presolar silicon carbide grains found in meteorites like Murchison. Credit: NASA, W. Sparks (STScI) and R. Sahai (JPL). Inset: SiC grain with ~8 micrometers in its longest dimension. Inset image courtesy of Janaína N. Ávila.)
(Scanning electron micrograph of a dated presolar silicon carbide grain. The grain is ~8 micrometers in its longest dimension. Credit: Janaína N. Ávila.)
과학자들이 태양계가 형성되기 전에 생성된 우주 먼지를 발견했습니다. 당연히 우리 몸을 구성하는 수소를 포함해서 지구와 태양계를 구성한 물질들은 태초 빅뱅과 그 이후 생성된 원소들입니다. 우리 몸의 모든 수소는 태초의 빅뱅에서 유래된 것이죠. 하지만 태양계를 형성한 거대한 가스와 먼지 구름 속에는 그보다 훨씬 전에 별이 죽으면서 형성된 우주 먼지가 포함되어 있습니다. 그 중 일부는 영겁의 세월을 흘러 지금까지 그 형태가 보존된 것도 있습니다.
시카고 대학의 필립 헥 교수(Philipp Heck, a curator at the Field Museum, associate professor at the University of Chicago)가 이끄는 연구팀은 1969년 호주에서 발견된 운석인 머치슨 운석 (Murchison meteorite)을 분석했습니다. 이 운석은 100kg이 넘는 큰 질량 때문에 많은 연구가 이뤄진 운석으로 태양계가 형성되기 이전의 우주 먼지 (presolar grain)을 포함하고 있는 독특한 운석입니다. 필드 박물관은 머치슨 운석의 가장 큰 부분을 가지고 있기 때문에 이를 갈아서 태양계보다 오래된 우주 먼지를 확인하고자 했습니다.
연구팀은 운석을 갈은 후 이를 산에 녹여 미세한 입자를 분리했습니다. 그리고 이 입자를 분석해 얼마나 오래 우주에서 우주선 (cosmic ray)에 노출되었는지 확인했습니다. 오래된 입자일수록 고에너지 우주선을 받아 입자가 변형되기 때문에 연대를 추정할 수 있습니다. 그 결과 대부분의 입자는 46-49억 년 전의 것이었으며 일부 입자는 55억년 보다 더 오래됐습니다.
연구팀은 이 입자가 은하계에 별 생성이 활발하던 70억년 전에 형성된 것도 있을 것으로 예상하고 있습니다. 이런 입자들을 연구하므로써 우리는 태양계가 탄생하기 전 아득한 과거를 다시 들여다볼 수 있을 것입니다.
Philipp R. Heck el al., "Lifetimes of interstellar dust from cosmic ray exposure ages of presolar silicon carbide," PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1904573117
https://phys.org/news/2020-01-meteorite-oldest-material-earth-billion-year-old.html