실험실 연구를 통한 초기 우주 별의 화학적 조성 비밀 규명

• 천문학자들은 탄소 강화 금속 부족(CEMP) 별에서 나타나는 과도한 스트론튬 수수께끼를 크립톤-88(Krypton-88)의 중성자 포획률을 측정함으로써 해결함.
• 그동안 천체물리학 모델은 관측된 스트론튬 수치와 일치하지 않아 "중간 중성자 포획 과정(i-process)" 이론 적용에 난항을 겪어옴.

연구 배경 및 문제점

• 우주의 초기 별인 CEMP 별들은 기존 모델보다 훨씬 많은 양의 스트론튬을 포함하고 있음.
• 이 수치는 방사성 원소인 크립톤-88이 중성자를 흡수해 더 무거운 원소로 변할지, 아니면 베타 붕괴를 통해 스트론튬-88이 될지에 따라 달라짐.
• 크립톤-88의 중성자 포획 효율을 측정할 방법이 없어 기존 모델은 추측에 의존해왔음.

실험적 해결책

• 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 가속기 시설을 활용해 브롬-89(반감기 약 4.357초)에 중성자를 충돌시키는 대리 실험을 진행함.
• 새롭게 형성된 크립톤-89를 SuN(Summing NaI) 검출기로 분석하여 핵 준위 밀도와 감마선 강도 함수를 도출함.
• 이 데이터를 바탕으로 크립톤-88의 중성자 포획률을 수학적으로 역설계하는 데 성공함.
• 새로운 실험값을 모델에 적용한 결과, 시뮬레이션상의 스트론튬 및 이트륨 비율이 실제 관측치와 거의 완벽하게 일치함.