과빛밤 4화 : 우주의 탄생 4편 - 별이 빛나는 이유와 상대성 이론

물질들이 모여 '별'을 만들 때, 빛이 발생하는 이유는 바로 '핵융합' 때문이다. 물질들이 하나로 모이는 과정에서 물질 덩어리(별)의 중심부는 밀도가 굉장히 높아지고, 그 안의 원자핵은 서로 격렬하게 부딪힌다. 핵융합은, 이 때 원자핵의 충돌로 '강력'이 생겨나 핵이 결합되는 것을 일컫는다.

핵융합이 일어날 때 에너지가 발생하는데, 이 에너지는 '상대성 이론'으로 설명할 수 있다. 예를 들어 수소의 원자핵들이 융합해 헬륨의 원자핵(양성자 2개, 중성자 2개)을 만들어 낼 때, 결합 전후의 질량을 측정하면 결합 후에 원자핵의 질량이 0.6%가량 줄어듦을 확인할 수 있다. 이 때 줄어든 질량만큼 에너지로 전환되는 것이다. 이는, 과빛밤 1화에서 빅뱅 당시 에너지가 물질로 전환되는 것과 반대로, 핵융합 시 물질이 에너지로 변환되는 것을 보여준다.

'E=MC^2'(E-에너지, M-질량, C-광속) 이 상대성 이론 공식을 통해 얼마만큼의 질량이 어느 정도의 에너지로 전환될 수 있는지 계산 가능하다. 예를 들어 질량이 1g인 물질일 경우, 광속이 30만 km이므로 그 에너지의 양은 30만 km의 제곱이 되어 그 양이 상당함을 알 수 있다. 1g의 에너지 변환도 상당히 큰데, 핵융합을 통해 별이나 태양이 뿜어내는 에너지와 그 빛은 상상할 수도 없을 만큼 엄청날 것이다. 심지어 사람의 몸도 순수하게 에너지로 전환된다면 상당한 파워를 낼 수 있다. 실로 우리의 몸은 엄청난, 잠재적 에너지 덩어리이다.

핵융합을 통한 에너지가 '빛'이라는 형태로 나오기 때문에 별이 빛날 수 있는 것이다. 이 때의 빛은 '감마선'의 형태와 중성미자로 나온다. 감마선은 자외선보다 훨씬 강한 파장을 갖고 있다. 지구에는 이 감마선이 그보다 약한 '가시광선'의 형태로 도달한다. 그 이유는, 태양의 중심부에서 만들어진 감마선이 태양 밖으로 나오는 과정에서 수많은 물질들과 부딪히면서 그 에너지를 잃어버리기 때문이다.

이번 편에서는 '전환'이라는 키워드가 가장 와닿는다. 빅뱅이든, 별이 만들어지는 과정이든, 핵융합이든 새로운 현상으로 또는 물질로의 전환은 항상 무엇인가 하나로 모이고, 그 모임 또는 충돌이 특정 임계점을 넘는 순간 만들어진다. 대우주의 작용도 이러한데, 소우주인 인간도 마찬가지 아닐까? 어떠한 혁명적인 변화를 맞이하려면 의식 또는 행동의 초점이 '그' 방향을 따라 모이고 특정 순간을 넘겨야 가능하다. 그래야 암흑이었던 존재가 환하게 빛나는 존재로의 탈바꿈이 가능할 것이다.

by Audrey