별 BPS CS 22948-0093
빅뱅 직후 만들어진 원소들
별 BPS CS 22948-0093은 리튬 문제를 가지고 있다.
이 별에는 화학 원소 리튬이 별로 많지 않다.
물론 이 별만 그런 것은 아니다.
BPSCS 22948-0093은 우리로부터 약 7000광년 떨어진 우리은하 외곽지역에 있는 나이 든 별이다.
이런 별들은 상대적으로 젊은 우리의태양보다 더 앞선 세대의 별에 속한다.
우주가 최소한 화학 원소 구성상-지금보다 더 단순했을 때 탄생한 별들이다.
최초의 원자는 약 138억 년 전 빅뱅 직후에 탄생했다.
그러나 당시 기존의 소립자로부터 복합적인 원자핵이 형성되기에 적절한 조건이 갖추어졌던 시간은 몇 분 되지 않았고, 이런 짧은 시간 동안 아주 단순한 원소밖에 만들어질 수 없었다.
바로 수소와 헬륨이다.
다른 원소들은 원자핵 구조가 상당히 복잡해, 추후 별 내부의 핵융합을통해 소량만 만들어질 수 있었다.
그러나 예외가 하나 있었으니 바로 리튬이었다.
리튬의 원자핵은 상당히 간단해서, 아주 적은 양이지만빅뱅 직후에 탄생할 수 있었다
(약간의 베릴륨도 만들어질 수 있었지만, 이것은 여기서 별로 중요하지 않으니 언급을 하지 않기로 하겠다).
따라서 태초의 우주에는 많은 수소와 약간의 헬륨, 미량의 리튬이있었고, 이런 비율은 아주 나이 든 별들의 화학적 조합에 반영되어있을 것이다.
별들은 탄생 당시 존재하던 재료로만 만들어질 수 있기때문이다.
수소와 헬륨의 비율에 관한 한 빅뱅 이론의 예측은 나이든 별에서 관찰할 수 있는 것과 상당히 정확히 맞아떨어진다.
단 리튬만은 그렇지 않다.
BPS CS 22948-0093과 같은 별들에서는 리튬이 원래 기대되는 양보다 두세 배 적게 측정되고 있다.
리튬은 알 수 없는 경로로 파괴되고 있다.
물론 이를 빅뱅 직후의 원소 형성에 대한 우리의 이해가 아직 적은탓으로 돌릴 수도 있을 것이다.
하지만 이런 지식을 확인해주는 관측 데이터들이 많기에, 마냥 그렇게 치부해버릴 수도 없는 노릇이다.
그리하여 학자들은 예상보다 적은 리튬의 양이 별 내부에서 일어나는 일들과 관계가 있을 것으로 보고 연구를 진행 중이다.
리튬은 별 내부에서 핵융합 반응이 진행될 때 비교적 낮은 온도에서도 파괴될 수 있다.
따라서 별이 나이 들어갈수록 리튬 양이 적어지는 것은 놀랄 일이 아니다.
기대했던 것보다 리튬 양이 적은 것은 나이 든 별들의 경우 젊은 별들보다 리튬이 더 효율적으로 파괴되기때문일 수도 있다.
별의 가장 중심부 뜨거운 층에서 세월이 흐르면서 리튬이 사라질 뿐 아니라, 온도가 더 낮은 바깥층에 있는 리튬이 계속해서 별의 내부로 이동하고 있다면 리튬이 적은 현상이 설명된다.
실제로 나이 든 별에서 그런일수록 리튬확산을 더과정재분배 을적게 통해함유 리튬해야 원소할 가 것이다.
리튬을 파괴하는 데 더 많은 시간을 쓸 수 있었기 때문이다.
이 밖에도 빠르게 발달하는 뜨거운 별이라면 같은 나이라도 온도가 낮은 별보다 리튬이더 적을 것이다.
온도가 낮은 별은 핵반응이 더 느리게 진행되니 말이다.
이와 관련된 수많은 관측 데이터가 정말 그럴 수도 있음을 암시한다.
그러나 리튬이 섞이는 과정이 왜 일어나는지는 아직 규명되지 않았다.
별들이 갖고 있는 리튬의 양이 왜 우리의 예상치에 미치지 못하는지에 대해서는 아직 밝혀지지 않았다.
이에 대해 지속적인 연구가 필요할 것이며 BPS CS 22948-0093과 같은 별들도 계속해서 주시해야 할 것이다.
이런 연구를 통해 빅뱅 직후 일어난 일에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있을지도 모른다
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