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우주 최초의 분자를 확인하다



(Illustration of planetary nebula NGC 7027 and helium hydride molecules. In this planetary nebula, SOFIA detected helium hydride, a combination of helium (red) and hydrogen (blue), which was the first type of molecule to ever form in the early universe. This is the first time helium hydride has been found in the modern universe.
Credits: NASA/SOFIA/L. Proudfit/D.Rutter)


 나사와 독일 우주국의 공중 천문대인 소피아 SOFIA가 우주에서 가장 먼저 형성된 분자의 증거를 찾아냈습니다. 빅뱅 직후 초기에는 대부분의 원자가 수소와 헬륨이었습니다. 수소와 헬륨은 일반적인 환경에서 서로 반응하지 않기 때문에 이 시기에는 두 가지 원자로 된 분자가 없었을 것 같지만, 놀랍게도 수소와 헬륨으로 이뤄진 헬륨 하이드라이드 가 존재할 수 있습니다. 이 분자는 우주에 지금처럼 다양한 원자가 탄생하기 전에는 가장 흔한 분자 중 하나였습니다. 



 하지만 실제로 우주 공간에서 헬륨 하이드라이드를 검출하는 일은 매우 어려웠습니다. 과학자들은 지구에서 3000광년 떨어진 행성상 성운인 NGC 7027이 이 미스터리한 분자를 찾는데 가장 이상적인 장소라고 생각해왔습니다. 강력한 자외선을 받는 수소와 헬륨이 풍부하기 때문에 수소 이온과 헬륨이 반응하기 쉽기 때문입니다. 하지만 헬륨 하이드라이드의 특징적인 파장은 지구 대기에서 대부분 흡수된다는 문제점이 있습니다. 



 소피아는 대기권 높은 곳을 비행해 이 문제를  피할 수 있다는 장점은 물론 매일 기지로 귀환할 수 있기 때문에 업그레이드가 용이하다는 장점이 있습니다. 소피아는 독일 우주국이 개발한 GREAT (German Receiver at Terahertz Frequencies)를 이용해 2.01THz의 특징적인 파장을 관측하는데 성공했습니다. 




(동영상)


 이번 관측을 통해 과학자들은 오랜 이론적 분자를 우주에서 직접 찾는데 성공했습니다. 이를 통해 초기 우주의 모습을 간접적으로 추정할 수 있을 것입니다. 아무튼 헬륨이 다른 원자, 그것도 우주에서 가장 흔한 수소와 반응해서 분자를 만든다는 것 자체로 신선한 내용입니다. 개인적으로 이건 정말 상상도 못했네요. 


 참고 


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