[천문학 칼럼 380회] 물질의 생성과 소멸 2편

12회까지는 우주에 대한 전체적인 이해를 돕기 위한 진실을 전달했다. 13회부터는 천문연구원이 수년 동안 답변을 회피(꾀를 부려 마땅히 져야 할 책임을 지지 아니함)하며 은폐하고 있는 우주 진실들을 부분별로 집중하여 전하고자 한다.

우주질량의 실제진실, 암흑에너지의 진실, 암흑물질의 진실, 우주탄생의 진실, 블랙홀의 진실, 중력의 진실, 우주질량-중력-밀도-온도의 메커니즘, 은하의 기원 및 형성의 진실, 원자 시스템에서 복제된 우주의 진실, 원-입자의 진실, 미시세계의 진실.

3,300페이지(표준도서 11권 분량) 이상에 이르는 이 진실들은 우리 한민족-대한민국에서 세계 최초로 밝혀졌는데, 20명 이상의 많은 노벨상수상자들을 배출한 일본인들로부터 우리 한국인들은 노벨과학상수상자를 단 한명도 배출하지 못한 삼류민족으로 비하되고 있다.

이 현실에 안타까운 마음마저 없다면 영혼이 없는 좀비와 무엇이 다르겠는가?

아울러 천문연구원은 더 이상 이 진실을 은폐하지 말고, 속히 진실의 답변을 하길 촉구한다. 국민의 세금으로 우주진실을 밝혀야 할 천문연구원이 우주진실을 은폐한다는 것은 결코 용납될 수 없는 중대사건이다. 그로 인한 경제적 피해가 35조원 이상에 이를 정도로 매우 심각하다. 그 엄중한 피해를 종식시키기 위해 이 진실을 연재로 밝힌다.

물질의 생성과 소멸 2편

2,318. 수소의 핵융합으로 생성된 헬륨은, 중력으로부터 원자핵을 보호하기 위해 더 두터운 보호막-원자껍데기를 형성한다. 만약 이 보호막-원자껍데기가 없다면 목성과 같은 행성들도 쉽게 핵융합을 통해 별이 될 수 있다. 그래서 우리 지구가 속한 태양계에는 여러 개의 태양이 생길 수도 있다. 하지만 목성은 태양처럼 대부분의 수소로 이루어졌어도, 그 수소의 보호막-원자껍데기를 붕괴시킬 수 있는 중력이 없기 때문에 태양이 될 수 없다. 또한 적색왜성처럼 질량이 작은 별이 헬륨을 핵융합 시키지 못하는 것은, 그 보호막 원자껍데기를 붕괴시킬 수 있는 에너지가 없기 때문이다.

하지만 항성의 에너지가 태양보다 더 커지기 시작하면, 그 원자껍데기도 붕괴된다.

이어 연이은 핵융합을 통해 리튬, 베릴륨, 붕소 등의 물질들이 계속 생성된다.

그렇게 물질들이 생성될 때마다 원자들은 핵을 보호하기 위해 더 두터운 보호막을 친다.

나중에는 한 개의 보호막으로 안 되자 여러 개의 보호막을 치기 시작한다.

생명체와 마찬가지로 물질들도 원자핵을 지키기 위한 보호본능을 갖고 있는 것이다.

위 이미지는 원자의 보호막 역할을 하는 궤도의 실체를 상징적으로 보여주고 있다. 이처럼 질량이 큰 물질들이 생겨날 때마다 보호막을 형성하지만, 항성의 중력이 크면 그 원자껍데기를 붕괴시키고 거듭되는 핵융합을 통해 탄소, 질소, 산소, 플루오르, 네온, 나트륨, 마그네슘, 알루미늄, 규소, 인, 황, 염소, 아르곤, 칼륨, 칼슘, 스칸듐, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철 등의 새로운 물질들을 계속 생성할 수 있다.

위 이미지는 질량이 큰 항성의 중력이 가장 집중된 곳에서 철-원자가 만들어졌다는 것을 상징적으로 보여주고 있다. 이 진실을 물리적 증거로 반론할 수 있는가?

2,319. 항성의 질량이 커질수록 중력도 커진다. 주변의 원-입자들이 결합하여 중력입자로 변환되는 것이다. 그 중력입자들이 가운데로 몰리며, 핵을 이루고 있는 원자들을 압박하여 핵융합을 시키기 시작한다. 이어 연이은 핵융합을 통해 질량이 점점 더 무거운 원자들이 생성되는 것이다. 중심핵에서 멀어질수록 중력의 세기가 약해지는데, 그에 따라 질량이 가벼운 원소들이 배치되어 있다.

위 이미지는 질량이 큰 항성의 내부 구조를 상징적으로 보여주고 있다. 천체의 질량이 내부에서 팽창하는 열에너지에 붕괴되지 않을 정도로 크게 되면, 내부 중심핵에서는 계속해서 핵융합이 일어날 수 있다. 그 핵융합을 통해 질량이 점점 더 무거운 원자들이 만들어지는 것이다.

가운데로 집중된 중력입자들은 초고온의 팽창에너지와 함께 엄청난 압력으로 질량이 무거운 원자껍데기를 붕괴시킨다. 그 과정에 천체의 핵을 이루고 있는 원자들은 중력의 압력으로부터 안정을 취하기 위해, 연쇄적인 핵융합을 하며 더 큰 질량을 취하는 동시에 원래보다 단단한 원자껍데기를 겹겹이 만든다. 그렇게 가장 안정된 구조를 가진 철-원자까지 만들어진다. 철-원자는 중력에 가장 잘 견딜 수 있는 안정적 구조를 가졌다.

때문에 일반적인 항성의 중력으로는 철-원자를 붕괴시킬 수 없다. 항성 내부에 극도로 확장되어 있는 열팽창에너지와 합세해도 그 철-원자를 붕괴시킬 수 없는 것이다.

위 이미지는 항성 내부에서 열팽창에너지가 확장되는 모습을 상징적으로 보여주고 있다. 핵융합을 통해 질량이 큰 원자들이 계속 만들어질수록, 열팽창에너지가 채우고 있는 공간도 점점 더 확장된다. 우주무한공간을 이루고 있는 원-입자들이 몰려들며 그 공간을 확장시키는 것이다.

그러다 천체의 바깥을 둘러싸고 있는 외피가, 내부에서 계속 확장되는 열팽창에너지를 견디지 못하는 한계에 이르면 거대한 폭발을 일으키게 된다.

위 이미지는 초신성이 폭발하는 장면을 상징적으로 보여주고 있다. 바로 이 폭발에너지가 더해지면서 철-원자가 붕괴되고, 더 큰 질량을 가진 원자들이 만들어질 수 있다.

위 이미지는 초신성이 폭발하면서 철-원자가 붕괴되는 모습을 상징적으로 보여주고 있다. 일반적인 항성의 질량-중력-밀도-고온의 메커니즘에서 물질을 만들 수 있는 한계는 철-원자까지이다. 하지만 초신성의 폭발력이 더해지면서 철-원자가 붕괴되고, 철보다 더 무거운 물질들이 만들어진다.

그런즉, 초신성 폭발이 없었다면 우주에는 철보다 무거운 원소는 존재하지 않았을 것이다. 그래서 우주는 26종류의 원소만으로 구성될 것이다. 현재 지구는 100개 이상의 원소들로 이루어졌는데, 초신성의 폭발이 없었다면 지구와 같은 행성은 생겨날 수 없었던 것이다.

이 진실을 물리적 증거로 반론할 수 있는가?

2,320. 특별한 경우 질량-중력이 아주 큰 일부 별들은 초신성 폭발을 일으키지 않고도, 철보다 무거운 원소들을 생성하고 블랙홀로 진화할 수 있다. 그 항성의 중력은 폭발을 일으키지 않고도 철-원자껍데기를 붕괴시키기에 충분하기 때문이다.

이 진실을 물리적 증거로 반론할 수 있는가?

2,321. 별이 폭발하고 남은 핵의 질량이 태양질량의 1.44배에서 3배 이하이면 중성자별이 되고, 3배 이상이면 블랙홀이 될 수 있다. 중심핵의 질량이 태양의 3배 이상이 되려면, 태양질량의 20~30배 정도 되는 별이어야 한다.

위 이미지는 별이 폭발하며 원자들이 붕괴되고 중성자로 압축되는 과정의 장면을 상징적으로 보여주고 있다. 별이 폭발하고 남은 핵의 질량이 태양질량의 1.44배 이상이면, 원자들이 붕괴되면서 전자들은 핵으로 진입하여 양성자와 결합하여 중성자로 변환된다.

이 과정에 태양질량의 1.44배에서 3배 이하인 별의 반경은 12km 정도로 압축된다.

이 별을 중성자별이라 한다. 그런즉, 블랙홀이 우주진화의 최고 경지에 오른 천체라면, 중성자별은 그 경지에 오르지 못하고 탈락한 별이라 할 수 있다.

중성자별보다 질량이 큰 별은 금이나 은을 비롯해서 우주의 모든 물질을 만들어내고, 블랙홀로 진화할 수 있다. 아울러 블랙홀은 우주의 모든 물질을 만들어낸 별만이 진화할 수 있는 우주진화의 최고 경지이다.

위 이미지는 질량이 큰 별의 중력에 의해 중성자를 이루는 쿼크들이 붕괴되는 모습을 상징적으로 보여주고 있다. 이처럼 쿼크가 붕괴되면서 전자가 되고, 또 그 전자가 붕괴되면서 중성미자가 되고, 또 그 중성미자가 붕괴되면서 광자가 되고, 또 그 광자까지 붕괴되고 마지막으로 남은 원-입자들이 극단적으로 압축되면서 블랙홀로 진화한다.

위 이미지는 극단적인 중력가운데 모든 물질이 산산이 붕괴되고 압축되며 생겨난 블랙홀의 모습을 상징적으로 보여주고 있다. 그런즉, 블랙홀은 물질이 존재하지 않는 진공이다.

진공을 이루는 원-입자들이 결합하며 진화된 물질이, 도로 붕괴되고 해체되며 진공상태로 돌아간 것이다. 흙에서 온 생명체가 도로 흙으로 돌아가듯이 말이다.

이 진실을 물리적 증거로 반론할 수 있는가?