우주에 처음 나타난 별들은 암흑물질로부터 에너지를 공급받았을 것으로 보이며 이에 따라 핵융합 에너지를 가진 오늘날의 별과 달리 어두웠을 것이라는 연구가 나왔다고 BBC뉴스 인터넷판이 20일 보도했다.
정상적인 별들은 수소 원자들이 융합해 보다 무거운 헬륨을 생성하는 핵융합 반응으로부터 에너지를 얻기 때문에 밝은 빛을 낸다. 그러나 미국 미시간대학 연구진은 우주 탄생 초기에는 오늘날보다 훨씬 많은 양의 암흑물질이 우주에 가득 차 있었고 이런 물질이 합쳐져 서로를 소멸시키는 과정을 오래 계속했기 때문에 별들이 오늘날의 별과는 매우 다르게 보였을 뿐 아니라 우주의 진화 과정을 변화시켰을 가능성이 있다고 물리학 리뷰지 최신호에 실린 논문에서 주장했다.
최초의 별이 어떤 성질을 갖고 있었을까 하는 문제는 천문학계의 오랜 수수께끼다. 우주 탄생의 이론적 시초인 빅뱅 직후 우주는 팽창하면서 식었으며 그 과정에서 형태가 없는 수소와 헬륨, 그리고 어쩌면 윔프라고 불리는 소립자로 가득 차 있었을 것으로 추정된다.
학자들은 빅뱅 후 7억년이 지난 시점에서 정상적인 별들이 존재했다는 사실을 허블 망원경으로 확인할 수 있었지만 그 중간 과정에 대해서는 추측할 뿐이다. 현재 대표적인 학설은 중력에 의해 암흑물질 덩어리와 수소가 서로 끌려 이른바 ‘헤일로’를 형성하며 태양보다 질량이 100만배나 큰 헤일로의 중심부에서 별들이 태어났다는 것이다.
많은 학자들은 이런 암흑물질 헤일로에 끌려간 수소가 붕괴해 최초의 작은 별들을 탄생시켰을 것이며 내부에서 자체적으로 탄소와 산소·규소 등 행성과 생명체 구성에 필요한 새로운 원소를 만들어내기 시작했을 것으로 생각해 왔다.
그러나 새 연구는 윔프를 구성하는 소립자끼리 서로 충돌하고 소멸하는 과정에서 원시별을 열기구처럼 부푼 상태로 유지시킬 정도의 열이 발생했을 것이며 더 많은 윔프들이 합쳐지면서 가열 현상도 계속됐을 것으로 추정했다.
전경원기자@전자신문, kwjun@