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선선한 바람이 부는 가을, 섭섭박사님은 공원 벤치에 앉아 지나가는 사람들을 구경하고 있었어요. 그러다 풍선을 들고 지나가는 한 가족을 보았죠. 문득 섭섭박사님은 특별한 풍선을 만들 수 있는 실험이 떠올랐어요.

☞결과 : 풍선이 부풀어 오른다!

알루미늄 포일에 물과 배수관 세척제를 부으면 풍선이 저절로 부풀어 오릅니다. 왜 그럴까요? 배수관 세척제의 주요 성분은 수산화나트륨입니다. 수산화나트륨은 염기성이 강해 물에 녹으면 수산화 이온을 많이 내놓습니다.

알루미늄이 수산화 이온을 만나면 수소와 수산화알루미늄이 만들어집니다. 수산화알루미늄은 알루미늄 포일의 표면을 감싼 채로 알루미늄이 다른 물질과 반응하는 것을 방해해요. 이때 배수관 세척제의 성분인 수산화나트륨이 수산화알루미늄과 반응해 물에 잘 녹는 화합물을 만드는 대신, 수산화알루미늄을 제거하는 역할을 합니다. 덕분에 알루미늄은 수산화 이온과 지속적으로 반응해, 수소 기체가 계속해서 풍선 속으로 들어가 풍선이 부풀어 오른답니다.

별은 자신을 연료 삼아 빛을 내는 천체입니다. 그러다 연료를 다 쓰고 수명을 다하면 더 이상 빛을 내지 못하고 수축해 백색왜성이 됩니다. 그러면 백색왜성의 중심을 향하는 강한 중력 때문에 무거운 원소들은 중심으로 가라앉고, 표면에는 아주 가벼운 기체인 수소나 헬륨이 남게 돼요. 지금까지 백색왜성의 표면에 있는 수소와 헬륨은 시간이 지나면서 서로 섞인다고 알려졌지요.

그런데 7월 22일, 미국 캘리포니아공학대학교 일라리아 카이아조 박사팀은 자전할 때 수소로 이루어진 면과 헬륨으로 이루어진 면이 번갈아 가며 관측되는 백색왜성을 처음으로 발견했다고 밝혔습니다. 연구팀은 두 얼굴의 사나이로 유명한 그리스 로마 신화의 신, ‘야누스’라는 이름을 백색왜성에 붙였어요.

야누스는 미국 팔로마천문대의 천체 관측장비 ‘ZTF’에 의해 처음 포착됐습니다. 연구팀은 지구로부터 약 1300광년 떨어진 곳에 있는 야누스의 밝기가 급격하게 변한다는 점에 주목했습니다. 이어서 스페인 카나리아 제도에 있는 전파망원경을 통해 야누스가 15분마다 자전한다는 사실을 확인했어요. 분석 결과, 연구팀은 야누스가 자전할 때 일정한 간격으로 수소와 헬륨 파장만 번갈아 나타난다는 것을 확인했습니다. 이는 별이 절반은 수소, 절반은 헬륨으로 덮여 있다는 것을 뜻하죠.

야누스가 왜 이런 상태가 됐는지는 밝혀지지 않았습니다. 연구팀은 앞으로 야누스와 비슷한 백색왜성을 더 많이 찾아내 답을 알아볼 계획이에요. 일라리아 카이아조 박사는 “일부 백색왜성에선 별 표면이 수소에서 헬륨으로 전환되는 현상이 일어난다”며 “야누스는 그 과정에 있는 백생왜성일 수 있다”라고 추정했습니다.

☞결과 : 비눗방울이 수조 안에서 둥둥 떠다닌다!

베이킹 소다의 주요 성분은 탄산수소나트륨입니다. 식초는 주로 아세트산으로 이뤄졌지요. 약한 염기인 탄산수소나트륨과 약한 산인 아세트산이 반응하면 물과 탄산이 만들어집니다. 탄산은 공기 중에 그대로 남아 있지 못하고 금세 이산화탄소 물로 나눠집니다.

수조 안에 비눗방울을 불어 넣으면 일부 비눗방울이 공중에 둥둥 뜬 모습을 볼 수 있습니다. 이는 베이킹 소다와 식초의 반응으로 만들어진 이산화탄소 때문이에요. 이산화탄소는 비눗방울 속 공기보다 무겁습니다. 그래서 무거운 이산화탄소는 바닥에 가라앉고, 보다 가벼운 공기로 채워진 비눗방울은 이산화탄소 위에 떠 있게 되지요. 시간이 지나면 바닥에 있던 이산화탄소는 농도가 낮은 쪽인 수조 밖으로 서서히 이동합니다. 그 결과 이산화탄소 위에 떠 있던 비눗방울은 천천히 가라앉는답니다.