이 연구 결과는 미국 물리학회 국제학술지 '피지컬 리뷰 레터스'(Physical Review Letters, 피인용지수: 8.839)에 게재됐다.
초신성폭발은 태양 질량의 10배 이상 되는 별들이 마지막 진화 과정에서 일으키는 폭발이다. 엄청난 에너지를 순간적으로 방출하며 폭발하는 과정을 통해 철보다 무거운 원소들이 우주에 존재할 수 있게 된다. 그 중 테크네튬-98 원소의 경우 주변 원소들이 모두 안정하여 그동안 기존의 핵합성 이론으로는 생성원리가 명확히 설명되지 않았다.
이에 한국·일본·중국·미국 공동연구진은 중성미자의 효과를 포함한 초신성 폭발 시뮬레이션을 통해 테크네튬-98 원소의 생성원리를 제시했다. 중성미자는 주변의 물질과 반응하는 정도가 매우 적어 핵합성 과정에서 크게 기여하지 않을 것으로 여겨져 왔으나, 연구진들은 초신성 폭발과정에서 방출되는 중성미자들 중 특히 반전자 중성미자(electron anti-neutrino)가 테크네튬-98 생성에 크게 기여할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.
또 이번 연구는 태양계에 영향을 미쳤던 초신성 폭발의 정보를 얻을 수 있는 가능성까지 제시해 더욱 주목받고 있다.
테크네튬-98은 루테늄-98로 붕괴하는 성질을 갖는데, 그 양이 절반으로 줄어들기까지 약 420만년이 걸린다. 따라서 현재 태양계의 운석 분석으로부터 두 원소의 비율이 관측된다면, 이번 연구 결과와 비교를 통해 태양계에 영향을 주었던 초신성 폭발의 시기를 추정할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.
천명기 교수는 "이 연구는 초신성 폭발과정과 그때 생성되는 원소의 기원을 추정하는데 중성미자 역할이 중요함을 보여준다"며 "분석기술이 빠르게 발전하고 있어 머지않아 운석 속의 테크네튬-98과 루테늄-98의 측정이 가능해지고 이를 통해 태양계 형성 당시의 초신성폭발에 대한 정보도 얻을 수 있을 것"이라고 말했다. 김광태기자 ktkim@dt.co.kr
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