빅뱅에 의한 태양계의 형성 과정

 주변의 모든 물질들은 우리가 분자라고 부르는 초소형 단위로 구성되어 있습니다. 그리고 분자는 개별 원자로 구성되어 있습니다. 분자는 종종 분해되고 나서 새로운 분자를 형성합니다. 반면에, 사실상 모든 원자들은 여러분 삶의 과정을 통해 접촉하게 됩니다. 땅속에 있는 원자들, 숨쉬는 공기, 먹는 음식들, 여러분을 포함한 모든 생명체를 구성하는 원자들은 수십억 년 동안 존재했고, 우리의 행성과는 매우 다른 곳에서 생성되었습니다. 이 모든 것은 140억년 전 우리가 빅뱅이라고 부르는 사건에서 시작되었는데, 이 사건은 가스만으로 이루어진 우주를 낳았습니다. 별도 없고 행성도 없었죠. 기체는 가장 단순한 원소에 속하는 원자들로만 이루어져 있었습니다. 그것은 약 75%의 수소였고 나머지는 거의 헬륨이었습니다. 탄소, 산소, 질소 같은 원소는 존재하지 않았습니다. 철, 은, 금은 없습니다. 어떤 곳에서는 이 가스의 밀도가 다른 곳보다 약간 높았습니다. 중력 때문에 그 장소들은 더 많은 가스를 끌어당겼고, 이것은 중력의 당김을 더욱 강화했고, 그 후 더 많은 가스를 끌어당기는 등의 방식으로 이어졌습니다.

 

 결국에 크고 밀도 높은 가스볼이 형성되었고, 자체 중력에 의해 줄어들었으며 결과적으로 내부는 가열되었습니다. 어느 순간, 그러한 공의 핵은 핵융합이 일어날 정도로 충분히 뜨거워집니다. 수소 원자는 중력의 수축력에 대항할 수 있을 만큼 강한 에너지의 방출을 동반하여 헬륨을 형성하기 위해 서로 충돌합니다. 핵융합 반응에서 나오는 에너지가 모든 가스를 안으로 끌어당기는 중력과 일치할 때 평형이 일어나며 여기서 별이 탄생합니다. 질량이 큰 별의 중심핵에서의 핵융합 반응은 헬륨뿐만 아니라 탄소, 산소, 질소, 그리고 철까지 주기율표의 다른 모든 원소들을 만들어낼 것입니다. 하지만 결국, 핵의 연료가 고갈되고, 핵은 완전히 붕괴됩니다. 그것은 우리가 초신성이라고 부르는 믿을 수 없을 정도로 강력한 폭발을 일으킵니다. 이제 초신성이 어떻게 원소를 만드는지에 대해 주목할 두 가지가 있다. 첫째, 이 폭발은 너무 많은 에너지를 방출해서 핵융합은 은, 금, 우라늄과 같은 철보다 훨씬 더 무거운 원자들을 가지고 광폭하게 형성됩니다. 둘째로, 초신성 폭발에서 형성된 모든 원소들뿐만 아니라 탄소, 산소, 질소, 철과 같은 별의 중심부에 축적되어 있던 모든 원소들은 성간 공간으로 방출되어 이미 존재하는 가스와 혼합됩니다.

 

 

 역사는 반복됩니다. 원래 수소와 헬륨 외에 많은 원소를 포함하고 있는 가스 구름은 더 많은 물질을 끌어당기는 더 높은 밀도의 영역을 가지고 있습니다. 예전처럼 새로운 별들이 생겨납니다. 우리의 태양은 약 50억년 전에 이렇게 태어났습니다. 이는 우주가 시작된 이래로 가스가 초신성 폭발로 인한 많은 원소들로 풍부해졌다는 것을 의미합니다. 여전히 71%의 수소가 대부분을 차지하고 있고 27%의 헬륨이 대부분을 차지하고 있습니다. 그러나, 최초의 별들이 수소와 헬륨으로만 구성되어 있는 반면 주기율표에 남아있는 원소들은 태양의 2%를 차지한다는 것을 명심해야 합니다. 지구와 같은 행성은 별 자체와 같은 가스 구름에서 별이 형성되는 부수적인 과정으로 형성됩니다. 우리 행성과 같은 작은 행성들은 수소나 헬륨가스가 매우 가볍기 때문에 많은 양을 붙잡을 수 있는 충분한 중력을 가지고 있지 않습니다. 그래서 탄소, 질소, 산소 등이 지구가 형성된 가스 구름의 2%만을 차지하지만, 이 무거운 원소들은 우리 지구와 그 위에 있는 모든 것들을 구성합니다. 수소와 헬륨을 제외하고 우리가 걷는 땅, 숨쉬는 공기, 모든 것은 별 안에서 만들어진 원자로 이루어져 있습니다. 과학자들이 20세기 전반기에 처음으로 이것을 알아냈을 때 유명한 천문학자 Harlow Shapley는 "우리는 바위의 형제이며, 구름의 사촌입니다"라고 논평했습니다.