소행성대에는 지금까지 알려진 원소로 설명이 불가능할 만큼 무거운 소행성(compact ultradense object, CUDO)이 존재한다는 주장이 제기됐다.
미국 애리조나대학교 연구팀은 최근 발표한 관측 보고서에서 자연적인 원소 중 가장 밀도가 높은 오스뮴(원자번호 76)보다 무거운 33 폴리힘니아(33 Polyhymnia)를 소개했다.
크기에 비해 밀도가 높은 CUDO 중에서도 유명한 33 폴리힘니아는 화성과 목성 사이의 소행성대를 누비는 지름 약 55㎞의 소행성이다. 연구팀은 중력의 영향을 고려한 새로운 계산 방식을 통해 33 폴리힘니아가 엄청난 무게를 가졌음을 알아냈다.
1854년 처음 관측된 33 폴리힘니아의 밀도를 설명하기 위해 학자들이 세운 유력한 가설 중 하나는 암흑물질이다. 질량을 이론적으로 설명할 수 없는 33 폴리힘니아가 우주의 대부분을 구성하는 것으로 여겨지는 암흑물질로 채워졌다고 일부 학자들은 추측했다.
조사 관계자는 “이번에 새로 산출된 무게는 33 폴리힘니아가 극히 고밀도임을 잘 보여준다”며 “주기율표 범위를 한참 벗어난 미지의 원소로 이뤄졌을 가능성을 제기해온 일부 학자들의 가설이 맞을 가능성도 떠올랐다”고 전했다.
방사성 원소를 제외하고 가장 무거운 오스뮴보다 무게가 나가는 원소가 자연적·안정적으로 존재한다는 가설은 아직 논란이 많다. 이런 초중원소는 원자핵을 채운 양성자들의 반발 때문에 순식간에 붕괴할 것으로 생각된다. 다만 주기율표의 원자번호 164 부근에는 일명 ‘안정성의 섬’으로 불리는 초중원소 영역이 있다고 여겨진다.
조사 관계자는 “극적으로 안정된 양성자 수라면 원소가 순식간에 붕괴하지는 않을 것”이라며 “우리가 33 폴리힘니아에서 도출한 수학적 결과는 과거 학자들이 예측한 ‘안정성의 섬’과 대략 일치했다”고 설명했다.
이 관계자는 “지금 시점에서 CUDO의 무게가 암흑물질에 의한 것이라는 가설이 완전히 부정된 것은 아니다”며 “이번에 도출된 값도 가설인 만큼, 향후 수수께끼의 소행성 관측이 계속되면 초중원소 천체에 대한 비밀이 마침내 벗겨질 것”이라고 기대했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
