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금의 생성
2001년 4월 5일 개최된 영국 천문학회 학술회의(UK National Astronomy Meeting)에서 영국 레스터대학(Universities of Leicester)과 스위스 바젤대학(University of Basel)의 공동연구팀이 금이나 백금 같은 무거운 원소들이 생성되는 과정에 대한 새로운 이론을 제시했다.
산소나 탄소 같이 대부분의 흔한 원소들은 별 내부에서 생성되어 초신성(supernova)과 같은 별의 폭발 과정을 통해 생성되고 우주에 널리 퍼지는 것으로 알려져 있다. 우리가 살고 있는 지구를 구성하고 있는 대부분의 물질들도 대부분 이러한 과정을 거쳐 형성된 것이라고 한다. 하지만 보통 크기의 항성 내부에서 금이나 백금처럼 무거운 원소들이 산소나 탄소처럼 쉽게 생기기는 어렵기 때문에 지구에 존재하는 금이나 백금의 기원은 오래 동안 풀리지 않는 수수께끼로 남아 있었다.
스테판 로즈보(Stephan Rosswog) 박사 연구팀은 이번 학술대회에서 금이나 백금 같은 무거운 원소들이 초고밀도 중성자별(super-dense neutron stars)의 충동에 의해 생성된다는 새로운 이론을 발표했다. 중성자별은 별의 일생에 있어 거의 말기에 해당하며 초신성 폭발 후 죽은 초신성의 중심핵이 중성자별을 형성한다는 것이 정설로 되어 있다. 중성자별은 이론적으로는 지구의 몇 백만 배 정도의 질량이 런던 크기의 구(球)에 집중되어 있다고 생각된다. 또 직접적으로 관측되지는 않았으나 펄서(pulsar)의 정체가 매우 빨리 회전하고 있는 중성자별이 아닌가 생각되고 있다.
중성자별은 이따금 두 개가 근접한 거리를 두고 쌍을 이루고 있는 것이 발견된다. 로즈보 박사는 쌍을 이룬 두 별이 충분히 가까워져서 충돌이 일어난다면 충돌과정에서 어떤 일이 발생하는지에 대해 의문을 가지고 슈퍼컴퓨터를 이용한 계산을 했다고 한다. 계산결과 두 중성자별이 충돌할 경우 감마선이 방출될 정도의 강력한 에너지가 발생되고, 많은 양의 금이나 백금이 생성되어 우주로 흩뿌려질 거라는 사실을 발견했다고 한다.
로즈보 박사는 복잡한 계산을 하기 위해 레스터대학 Astrophysical Fluids Facility(UKAFF)가 보유하고 있는 새로운 슈퍼컴퓨터를 이용했다고 한다. UKAFF가 보유하고 있는 슈퍼컴퓨터는 실리콘그래픽스(Silicon Graphics Inc.)사가 제작한 최초의 Origin 3800 슈퍼컴퓨터로 128개의 프로세서가 병렬로 연결되어 있다고 한다. 이 컴퓨터는 64GB의 RAM과 1300GB의 디스크 용량을 가지고 있어 유럽에서 가장 강력한 컴퓨터로 꼽을 수 있는 컴퓨터라고 한다.
로즈보 박사의 계산은 양자역학 효과, 아인슈타인의 일반상대성 이론 등의 특수한 물리학적 계산을 많이 포함하고 있기 때문에 어렵다고 한다. 로즈보 박사는 UKAFF 슈퍼컴퓨터에 두 개의 중성자별 모델을 만들고 두 중성자별이 충돌할 만큼 가까워질 때 발생하는 현상을 계산했다고 한다. 1번 계산에 약 1 주일이 소요되지만 결과는 두 별의 생애 마지막 몇 밀리초(millisecond)에 해당하는 것이라고 한다.
로즈보 박사의 계산결과에 따르면 두 별의 충분히 가까워지면 거대한 힘이 서로를 찢고 조각내면서 엄청난 양의 에너지가 발생시킨다고 한다. 결국 두 별은 블랙홀을 형성하게 되지만 별을 이루고 있던 일부 물질들은 우주로 방출된다고 한다.
폭발을 통해 방출되는 물질들은 매우 밀도가 높고 섭씨 10억 정도로 매우 뜨거운 상태이기 때문에 핵융합반응이 일어난다고 한다. 상대적으로 크기가 작은 결정핵은 철과 같은 원소를 형성한 뒤 자체적으로 중성자를 흡수해서 금이나 백금 같은 무거운 원소가 탄생한다는 것이다. 금이나 백금을 포함한 물질들은 점차 식으면서 더 깊은 우주를 향해 날아가 기체나 먼지들과 혼합되면서 결국엔 새로운 별을 탄생시킨다고 한다.
우리가 가장 소중히 여기는 금속의 하나이다. 그리고 비싸다.. 왜 비쌀까?
아름다워서일까? 단순히 아름다움만 추구한다면 은도 이쁘고 하물며 대리석도 이쁘지 않을까? 과거의 연금술사들은 금을 만들어 내기 위해 무진장 노력했다. 그치만 금이 왜 비싼지를 안다면 이들의 노력은 참 헛수고였다는 사실을 알 것이다.그럼 왜 금이 비싼지 알아보자. 금의 원소기호는 AU이다. 이것은 상당히 무거운 원소이다. 또 원소기호의 제일 뒷부분에 자리한다. 우리 지구의 내부 활동으로 금을 만들어 내지 않았다. 금은 우주에서 왔다. 금은 절대로 지구 내부의 활동으로 만들어 질수 없다.
행성의 생성은 우주의 먼지로부터 시작된다. 우주의 먼지가 결합이 되어 만들어 진다.현재 최초의 원소가 H라고 가정한다면 현대과학에서 만들 수 있는 원소는 헬륨까지이다. 즉 원소기호 2번까지밖엔 만들 수 없다는 것이다.
태양이 대표적인 예이다. 태양의 내부는 핵융합 반응을 한다. 그 내부의 온도는 수백만도이지만 만들 수 있는 원소의 한계는 헬륨까지가 전부이다. 태양이 가지고 있는 수소를 전부다 태워 헬륨밖엔 남아있지 않으면 태양은 점점 부풀어 오르면서 적색거성이 된다.
이때의 중심부 온도가 2억도 까지 상승이 되고 헬륨은 다시 탄소로 만들어진다. 그리고 다시 헬륨은 탄소를 만들어 낸다. 그치만 태양정도의 크기의 행성이 만들 수 있는 원소는 여기까지가 한계이다.
이보다 더 진보된 원소를 만들어 내기 위해선 더 높은 에너지를 가진 행성의 폭발이 필요하다. 태양이 최대로 팽창했을 때 보다 60배 이상의 크기를 가진 행성이 필요하다는 것이다. 이런 별이 폭발했을 때를 생각해 보자.
이별이 최후를 맞이할 때 내부의 온도는 7억도까지 상승한다 이때 나트륨과 마그네슘이 만들어 진다.에너지는 계속 상승해 30억도가 되면 규소와 유황이 50억도까지 오르면 철이 만들어 진다.
이제는 더 이상 팽창할 수 없는 이 행성은 우리가 감히 상상도 할 수 없는 대 폭발을 일으키고 이 폭발로 세상의 근간을 이루는 90개의 원소가 만들어 진다.
전 우주로 따진다면 아주 드문 폭발이다. 그치만 여기서 생성되는 금은 아주 소량에 불과하다. 즉 이보다도 훨씬 더 높은 에너지가 필요한 것이다. 여기까지는 실제적으로 밝혀졌지만 이제부터는 정말 우리의 상상을 초월한다.
우주에는 초신성이라는 적색거성의 60배의 에너지보다도 수천배의 크기를 가진 별의 폭발의 잔해가 있다. 이 잔해의 중심엔 중성자 별이 있는데 지름은 불과 10킬로미터밖엔 안되지만 한 스픈에 수십억 톤의 무게를 가진 어마어마한 행성이다. 이 중성자별이 서로 충돌을 하게 되면 1조도라는 우주에서 최고의 온도가 생성이 된다. 이 중성자 별의 충돌로 인해 금이 대량으로 생성된다.
이 중성자별의 충돌은 우주에서도 수억년에 한번 일어날까 말까 하는 아주 희귀한 현상이다. 즉 우리가 상상도 할 수 없는 아주 희귀한 현상에서 금이 생성이 되는 것이다.
이 전 우주로 따지자면 금이 왜 비쌀지 생각해 볼 수 있지 않을까?
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첫댓글 요즘 하도 금값이 치솟길래...우연히 찾아보았다가 흥미로워서 퍼 왔습니다. 금이 지구에서 자연적으로 생성되는 광물이 아니었네요.
그 중성자
어디에 있수
내 먼저 찾으면
부자되는것 쉽네
그 중성자별을 충돌시켜야 한다는데요~~어케 방법은?????????
우주의 수많은
들 중에는 아마 다이아몬드로 꽉찬 
도 꽤 있을걸요 
그럼, 그
도 내것
그별 찾으면 저하고 친하게지네주세요.
그러지
낑가줄께
1300GB = 약 1.3TB,, 별로 크지는 않네요? 요즘음 pc도 500GB넘게 달고 쓰는 판인데.
연대는 잘 모르겠지만 당시 유럽에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터라고 그러네요.
저는 여자만 사는 별을 찾고 있습니다.. ㅋㅋㅋ 후다다닥
바다정출 가는길에, 강릉에들려
애들 엄마한테 꼭
전해줄께
샥시 눈앞에서 이뤄질꺼야
고등학교 졸업하고 오랜만에 지구과학 공부를 한 것 같네요.
핵교 댕길땐 이런 거 정말 관심없었는데....이상하니 나이가 들어갈수록 자연과학에 끌리더군요. 그것은 은근히 본능적으로.,
지각을 이루는 10대 광물의 원자기호 C,H,O,N,S,P,K,CA,FE,MG (촌스프크카페마그...)중딩 2학년 땐가 과학 샘이 요렇게 외우
;라고 했는데 아직까정 기억이 나네요 
;;
대단
그 어려운걸, 여지것 외우고 있다니
