우주 이야기 1364 - 은하계 외곽에도 풍부한 인 성분

(An artist's impression of the Milky Way galaxy. Credit: NASA/JPL-Caltech)

인 (Phosphorus)은 모든 생명체에 꼭 필요한 원소입니다. 지구 생명체를 기준으로 생각한 것이지만, 인이 부족한 외계 행성에서는 생명체가 탄생할 수 없을 것으로 보는 시각도 있습니다. 지구 생명체를 구성하는 여섯 가지 핵심 원소인 질소, 탄소, 수소, 산소, 인, 황 (nitrogen, carbon, hydrogen, oxygen, phosphorus, sulfur (NCHOPS)) 가운데 인이 가장 구하기 힘들기 때문입니다.

인: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3573180&cid=58949&categoryId=58982

애리조나 대학의 루시 지우리스 (Lucy Ziurys)가 이끄는 연구팀은 은하계 외곽에서 인 성분을 찾아내는데 성공했습니다. 원소 번호 15번인 인이야 우주 어디에든 있지 않겠나고 생각할 수 있지만, 사실은 그렇지 않은 게 태양 질량의 20배 이상되는 무거운 별에서 합성되기 때문입니다. 따라서 가스 밀도가 낮고 별의 크기가 작은 은하계 외곽에는 인이 드물 것으로 생각되어 왔습니다.

연구팀은 애리조나 전파 천문대 (Arizona Radio Observatory)의 전파 망원경과 스페인의 IRAM을 이용해서 은하계 중심에서 74,000광년 떨어진 분자 구름인 WB89-621을 관측했습니다. 연구 결과 인이 검출되었는데, 이는 기존의 관측 거리보다 두 배는 더 먼 거리에서 관측된 것입니다. 그리고 위치 상 은하계의 끝 가장자리보다 더 먼 외곽 지역입니다.

이런 외곽 지역까지 인이 존재하는 이유는 아직 모릅니다. 한 가지 가설은 은하 분수 (Galactic fountains)입니다. 은하 중심부에서 생긴 인이 분수처럼 쏟아진다는 주장으로 이를 뒷받침할 증거는 부족합니다. 그리고 설명 증거가 있다해도 3000광년 이상 퍼지기는 어려울 것으로 보입니다.

대안적인 가설은 중간 질량 별에서 탄소 원자에서 중성자를 조금 덜어낸 후 실리콘 원자와 합쳐져 인을 합성했다는 것입니다. 이는 생각보다 많은 인이 이런 별에서 관측된다는 사실에서 뒷받침 될 수 있으나 이렇게 멀고 가스 밀도가 낮은 곳에서도 발견할 수 있는 이유를 100% 설명해주지는 못합니다.

다만 이번 관측을 통해 은하계 외곽 행성에서도 지구와 비슷한 형태의 생명체가 생겼을 가능성을 더 높게 볼 수 있을 것으로 보입니다. SF 작가들에게는 더 좋은 소재가 되는 셈인데, 더 결정적인 생명체의 증거를 확보할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/space/phosphorus-galaxy-edge-alien-life-common/

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06616-1

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