d라이브러리

“형!”

“아니, 너도 볏짚을 옮긴 거였어?”

깜깜한 밤, 볏짚을 짊어지고 걸어오던 형제가 오솔길에서 마주쳤어요. 

“그래서 볏짚을 아무리 옮겨도 줄지 않았구나!”

#동화 마을에 무슨 일이? 

형제의 우애를 별에 맹세할 수 있을까? 

조용한 오솔길에서 망원경으로 별을 관찰하고 있던 꿀록 탐정과 개코 조수는 형제의 목소리에 깜짝 놀랐어요. 형제는 더 놀란 표정으로 서로를 바라보고 있었죠. 

“무슨 일인가요?”

꿀록 탐정이 형에게 물었습니다. 

“동생에게 볏짚이 부족할 것 같아서 어젯밤, 몰래 동생 집에 볏짚을 갖다 놓았어요. 그런데 오늘 아침에 보니 볏짚이 그대로 있는 거예요. 그래서 오늘 밤에 다시 가져다주려고 했는데이렇게 만날 줄은 몰랐어요.” 

형이 볏짚을 정리하며 말했어요.

“저는 형이야말로 볏짚이 부족할 것 같아서 어젯밤에 볏짚을 들고 몰래 형 집에 갔죠. 어쩐지 아침에 보니까 볏짚이 전혀 줄지 않았더라고요. 서로 각각 볏짚을 옮긴 거네요.” 

동생도 머쓱한 표정으로 대답했습니다. 

“우애가 좋은 형제네요. 매일 골치 아픈 일만 해결하러 다니다 이런 귀여운 소동을 보니 마음이 편안해져요.”

안심한 꿀록 탐정과 개코 조수, 형제는 나란히 앉아 밤하늘의 별을 바라봤어요.

“별이 하늘에 영원히 떠 있는 것처럼 우리의 우애도 영원할 수 있을까?”

형의 물음에 꿀록 탐정이 나지막이 말했습니다.

“우애는 영원하겠지만, 별은 영원하지 않아요.”

#통합과학 개념 이해하기

별이 태어나서 죽기까지

우리가 흔히 별이라고 부르는 천체는 항성입니다. 항성은 행성과 달리 스스로 빛을 내는 천체예요. 수소와 헬륨으로 이뤄진 큰 가스 덩어리로, 중심부에서 수소원자핵이 뭉쳐 헬륨이 되는 반응이 일어납니다. 이를 핵융합 반응이라 해요. 이 과정에서 엄청난 양의 에너지가 발생해 별이 밝게 빛나는 거랍니다. 

우주에는 먼지나 수소, 헬륨 등 물질이 퍼져 있어요. 별은 이런 물질이 많이 모여 있는 성운에서 시작됩니다. 성운 근처에 무거운 천체가 지나가는 등 충격이 발생하면, 성운에서도 특히 물질이 많이 모여 있는 밀도가 높은 부분을 중심으로 여러 원시별이 탄생합니다. 

원시별은 중력 때문에 중심부로 계속 수축하면서 하나의 덩어리가 되고 온도가 높아져요. 중심부의 온도가 1000만K^●가 되면 핵융합 반응이 일어납니다. 별이 일생의 90% 이상을 보내는 주계열성 단계가 된 거예요. 태양 역시 주계열성 단계에 있는 대표적인 별이죠.

핵융합 반응을 일으키던 별은 갖고 있던 수소가 모두 헬륨으로 바뀌면 핵융합을 멈춥니다. 더 이상 에너지가 발생하지 않는 별은 중심부의 온도가 내려가고 서서히 수축하지요. 수축하면 밀도와 압력이 증가해 온도가 상승합니다. 덕분에 별 바깥쪽에 남아 있던 수소가 다시 핵융합을 하기에 충분한 온도가 돼요. 붉은색을 띠는 적색거성은 이렇게 탄생합니다. 질량이 큰 별은 더 크게 팽창해 적색거성보다 큰 초거성이 돼요.

적색거성의 중심부 온도가 1억K를 넘으면 수소가 아닌 헬륨의 핵융합 반응이 일어납니다. 그러면 헬륨은 모두 탄소로 바뀌고, 적색거성의 중심부는 수축해 백색왜성이 돼요. 적색거성의 바깥쪽에 있던 물질들은 모두 외부로 빠져나가고 적색거성은 행성상 성운이 됩니다. 반면 초거성은 핵융합 반응을 멈추면 엄청난 에너지를 순간적으로 방출하면서 폭발하는 초신성 단계에 이른답니다.

#통합과학 넓히기

소행성의 암석을 우주에서 지구로! 

9월 24일 미국항공우주국(NASA)의 소행성 탐사선 ‘오시리스-렉스’의 캡슐이 미국에 무사히 도착했습니다. 지난 2016년 9월 미국에서 발사된 뒤 7년 만에 무사히 돌아온 거예요. 캡슐 안에는 소행성 ‘베누’의 암석 샘플이 들어 있었습니다. 소행성의 암석 샘플이 지구에 돌아온 건 2010년, 2020년에 이어 이번이 세 번째입니다.

소행성은 행성보다 작은 천체로, 태양계의 목성 궤도 안쪽에서 태양 주위를 돌고 있어요. 별이라고 불리는 항성과 달리 스스로 빛을 내지 못하지요. 소행성은 크기가 작지만, 태양계의 기원을 밝혀낼 실마리로 주목받고 있습니다. 특히 베누의 경우 약 46억 년 전 만들어진 것으로 추정돼 태양계가 생성될 때 만들어진 암석이 베누에 그대로 보존돼 있을 가능성이 높아요. 지진이나 산사태 등이 일어나면서 환경이 변하는 행성과 달리 소행성은 영하 200℃인 우주 공간 덕에 환경이 비교적 같은 상태로 유지되기 때문이죠. 베누에는 탄소 같은 유기물질이 풍부해 지구에서 생명체가 탄생하는 데 소행성이 어떤 영향을 미쳤는지도 알 수 있을 것이라 추정해요. 

오시리스-렉스의 캡슐은 지구와 3억 2000만km 거리에 있는 베누에 가 250g의 암석을 채취해 왔습니다. NASA는 캡슐 가장자리에 달라붙은 작은 암회색 암석부터 분석한 결과 “탄소가 함유된 물질과 물 분자를 발견했다”고 전했어요. 만약 본 암석에서도 같은 물질이 검출되면 초기 태양계에 대해 더 알 수 있는 길이 열리는 거예요.

NASA는 지난 10월 12일 미국 플로리다주 케네디 우주센터에서 또 다른 소행성 탐사선 ‘프시케’를 발사했습니다. 프시케는 화성과 목성 사이에 있는 소행성 ‘16프시케’로 가 암석 샘플을 가져올 예정이에요. NASA는 16프시케의 암석을 가져오면 지구형 행성의 내부를 연구할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

# 에필로그

“별에게도 일생이 있군요. 영원한 것에 우리 우애를 약속하고 싶었는데….”

형이 실망한 표정으로 조용히 말했어요. 

“우리 우애는 영원할 테니 걱정하지 마! 오늘 이렇게 만나지 않았더라면 줄어들지 않는 볏짚의 비밀을 영영 몰랐을 거야.” 

동생의 대답에 형의 표정이 다시 환해졌습니다. 꿀록 탐정은 사이좋은 형제를 기분 좋게 바라보며 말했어요.

“자자! 볏짚의 비밀도 풀렸으니 기념으로 페가수스자리를 보고 갈까요? 가을철에 볼 수 있는 멋진 별자리라고요~!” 

용어 설명

●K: 절대온도. 1K=영하 273.15℃