항공우주국(NASA·나사)의 첨단 우주망원경 ‘제임스웹’이 우주의 ‘어두운 면(Dark Side)’에 있는 얼음 속에서 향후 별과 행성들을 구성하게 될 다양한 유기 분자들을 발견해냈다.
25일 나사에 따르면 제임스웹 우주망원경을 사용하는 국제 천문학자 팀은 지구에서 630광년 떨어진 ‘카멜레온Ⅰ’ 분자운에서 관측된 가장 깊고 차가운 얼음을 심층 분석하는 데 성공했다. 분자운은 우주 공간에서 다양한 원소들이 결합해 복잡한 분자를 이루고 있는 구름 모양의 천체다.
지구와 같이 생명체가 살 수 있는 행성이 형성되기 위해서는 탄소, 수소, 산소, 질소, 황(CHONS)과 같은 주요 원소들이 필요한데, 이번에 관측된 얼음은 이같은 원소의 공급원으로서 행성 형성에 필수적이다.
연구팀은 이 얼음 속에 물과 같은 간단한 구조를 비롯해 황화 카보닐, 암모니아, 메탄부터 가장 단순한 유기분자인 메탄올까지 광범위한 분자의 냉동된 형태를 확인했다. 이렇게 냉동된 분자들은 젊은 별이나 행성이 탄생하는 데 활용된다. 이번 관측은 천체가 탄생을 위해 가열되기 전에 존재하는 얼음 성분에 대한 현재까지 가장 포괄적인 조사다.
이처럼 형태가 확인된 분자들 외에도 더 복잡한 구조를 가진 분자들이 존재할 수 있다는 증거도 포착됐다. 아직 나사가 특정 분자의 신호들을 명확하게 파악하진 못했으나, 별들의 탄생 이전 분자운의 얼음 깊은 곳에서 복잡한 분자들이 형성된다는 사실이 처음으로 증명됐다.
나사는 “메탄올 뿐만 아니라 에탄올과 같은 복잡한 유기 분자의 존재를 잠재적으로 확인한 것은 특정한 분자운에서 발달하고 있는 많은 별과 행성계가 상당히 발전된 화학적 상태의 분자를 물려받을 것이라는 것을 암시한다”며 “이는 전구물질(화합물을 생성하는 데 필요한 선행 물질)의 존재가 태양계만의 특징이 아니라 별 형성의 공통된 결과임을 의미한다”고 설명했다.
특히 나사는 얼음 속 주요 원소(CHONS)들의 양을 측정하는 데 무게를 뒀다. 분자운의 밀도를 고려하면 이번에 제임스웹을 통해 측정된 원소의 양이 예상치보다 적은 수준인데, 나사는 아직 측정하지 못한 암석이나 검은 물질 속에 숨어있는 원소들이 있을 수 있다고 예상하고 있다. 이를 통해 암석형 행성의 구성이 더 다양해질 수 있을 것이라는 기대도 나온다.
특히 각 물질에 포함된 원소들의 양을 분석함으로써 외계 행성의 대기와 내부의 성분 등을 파악할 수도 있을 것으로 보인다.
이번 관측은 분자운 너머 별빛이 제임스웹이 볼 수 있는 특정 적외선 파장에서 분자운 내 얼음 분자에 어떻게 흡수되는지 연구함으로써 진행됐다. 별빛이 흡수되면 일종의 ‘화학적 지문’을 남기게 되는데, 이를 기존의 실험실 데이터와 비교하며 얼음 속 냉동 분자를 식별한 것이다.
나사는 “이번 관측은 분자운 얼음이 원시행성계 원반의 혜성으로 어떻게 진화하는지 파악하기 위한 첫 발에 불과하다”며 “(얼음 관측을 통해) 얼음 속의 어떤 혼합물이나 원소들이 외계 행성의 표면으로 전달될 수 있는지, 혹은 어떻게 대기에 섞이게 되는지 알 수 있게 될 것”이라고 전했다.
