(지구에서 3000광년 떨어진 백조자리에 있는 성운 NGC 7027에서 관측한 수소화 헬륨(별도 원으로 확대)의 모습. /NASA)
미국 CNN 등 주요 외신이 지난 17일 과학자들이 드디어 우주의 시작인 대폭발인 '빅뱅' 당시 만들어진 분자를 관측했다고 보도했다.
현재부터 약 138억 년 전, 빅뱅이 발생하며 초창기의 우주가 탄생될 때 여파로 발생한 화학 결합 반응으로 최초의 분자가 만들어졌는데, 이 분자는 지금의 인간이 아는 태초의 물질이 만들어지는 것에 큰 역할을 했다.
'수소 이온화 헬륨(HeH + Helium hydride ion)으로 알려진 이 분자는 몇 년간 과학자들은 최초의 분자로 추정해 왔었으나 현재까지 그 존재에 대한 어떠한 증거를 발현하지 못했었다.
▲수소화 헬륨 (영국 왕립화학회)
빅뱅이 발생하고 형성된 'HeH+'는 수소 이온과 헬륨으로 형성된 화합물로 가장 강력한 산 중 하나다. 이 물질이 시간이 지나 수소 분자와 헬륨 원자로 분해됐다는 의견이다. 수소화 헬륨은 현재 우주에서 가장 많이 이루어져 있는 원소로 각각 1위와 2위를 차지하고 있다.
과학자들은 지난 1925년 연구실에서 HeH+ 분자를 만들어내는데 성공하고, 몇십 연간 우주에서 이것을 찾는 연구가 진행됐다.
독일 막스플랑크 전파 천문학 연구소의 천문학자 롤프 구스 턴 박사가 연구에 참여했는데, 성명에서 "우주의 화학물질은 HeH+가 시작이며 성간 우주 공간에서 이 물질의 존재에 결정적인 증거가 없었다는 점이 오랜 시간 천문학계의 딜레마였다"라고 말했다.
1970년대 말 우주화학 모델을 통해서 HeH+ 분자 발견 가능성이 제시됐다. 이것은 과학자들에게 HeH+ 분자는 태양과 같은 초신성이 별이 폭발 전 마지막에 방출되는 혼돈 상태의 '행성상 성운'에 존재할 수도 있다는 추정을 했다.
과학자들은 세밀한 관측을 하기 위해 NASA(미국항공우주국)와 DLR(독일 항공 우주센터)이 공동으로 운영하는 천체 관측 항공기 '소피아(SOFIA)'를 타고 1만 3700M 상공까지 올라가 봤다.
소피아는 보잉 747기를 개조하여 지름 2.7M 짜리의 천체망원경을 탑재하고 있었고, 과학자들은 백조자리에서 별이 죽어 생긴 한 성운을 관측해 수소화 헬륨의 신호 관측을 마침내 성공한 것이다.
HeH+(수소화헬륨)은 천문학계에서 우주의 진화 시발점으로 여긴다.
우주의 온도가 식고 수소 원자가 결합으로 별과 은하의 주원료인 수소분자가 탄생했으며, 논문 대표 저자인 독일 막스플랑크연구소의롤프 구스턴 박사는 "이번 연구를 통해 초기 우주의 화학반응에 대한 의심을 해소했다"고 밝혔다.
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