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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

천문학

우리 은하의 헤일로 별들에서 과도한 리튬

우리 은하의 헤일로 별들에서 과도한 리튬

(Excess Lithium in Milky Way Halo Stars)


   최근 보고에 의하면[1], 우리 은하(Milky Way) 내의 특정 유형의 항성들은[2] 현재 모델이 예측하는 것보다 그들의 항성 대기에 너무 많은 양의 리튬(lithium, Li)을 함유하고 있다는 것이다.

빅뱅 핵합성(Big Bang nucleosynthesis) 모델이 예측하는 것과 같이, 낮은 금속성(low metallicity)을 갖는, 진화되지 않은 '저질량의 별(low-mass stars)들에서는 리튬이 풍부할 것으로 1982년 이전까지 일반적으로 믿어져왔었다. 그러나 1982년에 관측된 리튬 량에 대한 면밀한 분석에 의하면, 낮은 금속성 별들의 주계열들은 빅뱅 모델에서 예측하는 것보다 약 3배 더 낮은 원시 리튬을 보여주었다.[5, 6] 이제 최근의 과학 논문은[2] 리튬의 량이 1982년 연구에서 관측됐던 것보다 약 100배 더 풍부함을 발견하였다. 이것은 빅뱅 모델에 의해 예측된 원시 항성에서 존재하는 량보다 약 68배 더 높은 량이다. 최근 논문의 저자들이 관측했던 것처럼, 우리 은하의 헤일로에서 관측된 12개의 저질량 저금속성 별들의 표면에 리튬이 그렇게도 풍부한 이유는 무엇 때문일까? 그리고 모델과 관측 사이에 왜 그렇게 커다란 불일치가 있는 것일까? 그것은 풀리지 않는 하나의 수수께끼로 남아 있다.

하이닝(Haining)과 동료들은 관측된 7Li 초과에 대해서 세 가지 가능한 설명을 제안했다. 첫째, 그들은 과도한 7Li를 가지고 있는 저질량 저금속성의 별들이 리튬이 과도하게 풍부한 행성들을 삼켜버렸을 수 있다고 제안했다. 그러나 그들은 주계열성, 저질량 별들에 대한 현재의 행성 형성 모델로부터, 효율적인 행성 형성은 예상되지 않는 것임을 인정했다.

두 번째 제안된 해결책은 '고도로 진화된' 적색거성(Red Giant, RGB)과 같은 동료 별로부터 물질 부착이 관측된 필요한 리튬을 제공받을 수 있었다는 것이다. 그러나 이 설명은 다른 연구가 관측한 12개의 별들과 일치하지 않는다.

마지막으로, 신성 폭발(nova explosions)이 관측된 초과 리튬의 근원이 될 수 있을지도 모른다는 것이다. 그러나 신성 폭발로부터 물질이 주계열의 저질량 저금속성 별들의 바깥층에 어떻게 흡수될 수 있었는지에 대한 모델은 현재까지 존재하지 않는다. 따라서 저자들의 결론은 주계열의 저질량 별들에 아직까지 알려지지 않은 과정들이 있었으며, 그들은 알지 못함을 인정하고 있었다.

우리 태양과 같은 저질량 주계열성 별들에서 현재 받아들여지고 있는 별 핵합성 모델은 양성자-양성자 사슬(proton-proton chain, PPC) 과정이다.(그림 2 참조). 더 큰 질량의 별들에서, 탄소-질소-산소 순환반응(Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle, CNO cycle)은 (그림 3) 수소를 연소시키는 주 과정이다. 전통적인 합의에 따르면, 이 특별한 연구에서 별들은 여전히 양성자-양성자 사슬을 통해 수소를 태우고 있기 때문에, 2H, 3He, 7Be에 의해서 만들어진 7Li이 대부분 7Li + p + → 4He + 4He 핵반응에 의해서 주로 태워질 것이 예상된다. 이 반응은 부수적 양성자가 그것과 7Li 핵 사이의 쿨롱 장벽(coulomb barrier)을 극복하기에 충분한 에너지를 얻는 경우에만 발생할 수 있다. 그 에너지는 약 1.7MeV이고, 이것은 평균 코어 온도는 약 1.7×10^10K에 상응한다. 우리는 그 논문에서 언급한 12개 별들의 중심부 핵 온도를 직접 측정할 수는 없지만, 핵 온도가 1.7×10^10°K 보다 작으면, 양성자 포획 반응이 양성자-양성자 사슬의 2H, 3He, 7Be 가지에 의해서 생성된 7Li를 태울 수 없다. 그러면 관측된 바와 같이 이 별들의 대기에는 7Li가 축적될 것으로 예상된다.

우주의 모든 물질들의 기원과 분포에 대해서는 아직도 모르는 것이 많다. 빅뱅이론은 '바리온 대 광자 비율(Baryon-to-Photon Ratio)'이라 불리는 조정 가능한 매개변수의 조정을 통해서, 우주에서 수소와 헬륨의 상대적 풍부함만을 단지 예측할 수 있을 뿐이다. 그리고 우주 마이크로파 배경복사(Cosmic Microwave Background, CMB)의 존재를 성공적으로 예측했지만, 우주의 특성 모두를 설명할 수는 없다. 빅뱅이론은 이론이나, 법칙, 사실과는 거리가 먼, 실행 가능한 가설로 보기 어려운 모델이다. 성경은 그렇지 않다. 별들은 전능하신 창조주에 의해 독특하게 설계되었다!


References

1. Grossman, L. Stars with too much lithium may have stolen it. Science News. Posted on sciencenews.org January 23, 2018, accessed March 18, 2018.
2. Haining, L. et al 2018. Enormous Li Enhancement Preceding Red Giant Phases in Low-mass Stars in the Milky Way Halo. Astrophysical Journal Letters. Vol. 852 (2): 1-12.
3. 'Unevolved' low-mass stars: Stars with masses of 0.4 to 4 solar masses. These stars typically spend 'billions” of years fusing hydrogen into helium via the proton-proton reaction chain according to conventional models of stellar evolution. They are near the turning point on the stellar evolution curve where hydrogen is exhausted and helium burning begins. (See Figure 1.)
4. Low metallicity: Astronomers typically call all elements more massive than helium 'metals.” The metallicity (or Z) of a star is the fraction of a star’s mass that is not hydrogen or helium. Thus, a low metallicity would infer most of the star’s mass is almost entirely hydrogen or helium. It is generally believed that older generations of stars have lower metallicities than those of younger generations.
5. Spite, F. and M. Spite. 1982. Abundance of Lithium in unevolved Halo Stars and old disk Stars. Astronomy and Astrophysics. 115 (2): 357-366.
6. Piau, L. et al. 2006. From First Stars to the Spite Plateau: A Possible Reconciliation of Halo Stars Observations with predictions from Big Bang Nucleosynthesis. The Astrophysical Journal. 653 (1): 300-315.
7. Genesis 1:16-19.

*Dr. Vernon Cupps is Research Associate at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in nuclear physics at Indiana University-Bloomington. He spent time at the Los Alamos National Laboratory before taking a position as Radiation Physicist at Fermi National Accelerator Laboratory, where he directed a radiochemical analysis laboratory from 1988 to 2011. He is a published researcher with 73 publications



번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/10562/ ,

출처 - ICR, 2018. 4. 5.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6813

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