우주 거대질량별의 흔적

우주의 역사 연구에 중요한 수수께끼로 이어지는 성과가 발표되었다. 빅뱅후 우주에 처음으로 탄생한 거대 질량별(태양 질량의 100배 이상)의 흔적을 간직하고 있다고 생각되는 별을 처음 발견했다. 우주 초기에 탄생하여 그 별들과 원소 합성의 출발점이된 거대 질량 별의 진화를 탐구하는 단서가 될 것 같다고. 

별은 우주 공간의 가스와 먼지가 모여 형성된 초신성 폭발등에 의해 죽음을 맞이한다. 우주에서는 이것이 여러 세대에 걸쳐 반복되어왔다. 한편, 탄소, 산소, 질소뿐만 아니라 철이나 구리,은, 금, 납과 같은 무거운 원소도 합성되어오고 태양계에 지구가 태어나 생활, 인류도 탄생했다. 이 장대 한 이야기​​는 빅뱅과 그 이후에 출현 한 초대 스타에서 시작되었다.

우주 초대의 별은 수소와 헬륨이라는 가벼운 원소만으로 구성되어 초고온 초고압의 중심부가 핵융합 반응을 일으켜 강력한 자외선을 방사하여 빛 내부에 탄소 이상의 무거운 원소를 합성하여 그 별의 재료를 제공했다. 그러나 질량이 크면 별의 수명은 몇 백만년에서 빨리 불타 버려, 우주 탄생으로부터 138억년후 현재 지구의 망원경으로 직접 그 모습을 관찰하는 것은 아직 발견되어 있지 않다. 우주의 초기 별속에 거대 질량별이 존재했다는 이론이지만, 관측에 의한 증거는 지금까지 없었다.

초기 별이 만들어 낸 물질은 우주 공간에 방출되며 다음 세대의 별이 포함된다. 그 가운데에는 질량이 작고 수명이 긴 별도 있었다 것으로 예상되고, 초기 별의 흔적을 찾는 연구가 30여년 계속되어왔다. 그러나, 철등의 비교적 무거운 원소를 대량으로 합성하는 거대 질량 별 (태양 질량의 100 배 이상)의 흔적은 발견되지 않고, 수수께끼의 하나가 되어왔다.

연구팀은 지구에서 가까운 은하계의 별의 원소조성을 조사했다. 고래자리 방향으로 1000 광년 거리에 있는 태양 질량의 절반 정도의 작은 별이 특이한 원소 조성을 가지는 것을 발견했다.  망원경의 고분산 분광기(HDS)에서 관측 원소 조성비의 스펙트럼을 측정한 결과, 철의 조성은 태양의 300분의 1정도로 비교적 가벼운 원소 탄소와 마그네슘의 조성은 태양 1000분의 1이하였다. 철 이외의 원소의 조성이 매우 낮았다 것이 특징이었다.

제2세대 별 원소 조성은 종종 태양 질량의 수십배의 거대한 별이 일으키는 초신성의 원소 합성 모델에서 잘 설명되어왔다. 그러나 이번에 발견된 별의 원소 조성은 그것을 설명할 수없고 철을 비교적 다량으로 만들어내는 거대 질량 별의 폭발에서 예상되는 원소 조성과 잘 일치했다. 이 별은 "초기의 거대 질량 별에서 방출된 원소가 주위의 수소 가스와 섞여 태어난 제2세대 별일 가능성이 크다"고 결론 지었다.

연구 그룹은 "우주 초기 태양의 100배 이상의 거대 질량 별이 있었다는 이론을 지지하는 관측 결과다. 수는 적더라도 거대 질량 별은 폭발 에너지가 크기 때문에, 주위에 미치는 영향은 강하고, 그 우주의 진화에도 포함되었다. 이번에 발견한 거대한 별의 흔적을 나타내는 별이 탄생하고 130억년 정도 경과하고 있는 것이다.  하와이에 계획하고 있는 직경 30미터의 거대한 망원경 TMT가 완성되면 우주 탄생에서 수억년 무렵의 우주 초기의 거대 질량 별의 빛을 직접 파악이 가능하게될 가능성이 있다 "고 말했다.