정말 우리는 별의 먼지로 만들어졌을까

빅뱅이 일어난 지 몇 분 뒤, 우주에는 수소와 헬륨, 그리고 미량의 리튬만 준비돼 있었어요. 산소도 탄소도 칼슘도 없었어요. 지금 우리 몸을 대부분 이루는 원자들은 그때 존재하지 않았죠.

별은 자기 무게로 작동하는 화덕과 같아요. 중력이 중심부를 압축하면 온도가 올라가고, 가벼운 원자핵들이 더 무거운 원자핵으로 융합돼요. 연료 하나가 다 떨어지면 중심부가 더 세게 압축되면서 다음 연료에 불이 붙어요. 하지만 다음 연료일수록 앞선 연료보다 더 뜨겁고 빠르게 타죠. 질량이 큰 별은 생의 끝에 양파처럼 층층이 쌓인 구조가 돼요.

철에서 이 연쇄는 끊겨요. 철의 원자핵이 가장 단단하게 결합돼 있어서, 그보다 무거운 원자핵의 융합은 에너지를 내놓지 않고 오히려 에너지를 흡수하거든요. 버티던 힘이 사라지면 중심핵은 1초도 안 돼 붕괴하고, 충격파가 별의 외층을 은하 전체로 흩뿌려요. 별이 수백만 년 동안 만들어 온 모든 물질은 다음 행성의 원료인 성간 가스가 돼요. 붕괴 전 여러 층에서 만들어진 산소와 규소도 이렇게 흩어지죠. 하지만 폭발만이 바깥으로 나가는 길은 아니에요. 단백질 속 탄소는 대부분 폭발 속에서 나온 게 아니라, 생의 끝에 다다른 작은 별에서 항성풍을 타고 조용히 날아왔어요. 지금 혈액 속에서 산소를 운반하는 바로 그 철의 약 절반은 백색왜성의 폭발이 만들어 냈고요.

몸을 질량으로 나누면 거의 3분의 2가 산소예요. 대부분 물의 형태로 들어 있죠. 그다음은 모든 단백질을 이루는 탄소예요. 칼슘은 뼈를 지탱하고, 철은 몸의 1%보다도 적지만 혈액 속에서 산소를 운반해요.

질량이 아니라 원자의 개수를 세면 그림이 뒤집혀요. 몸을 이루는 원자 10개 중 약 6개가 수소예요. 수소는 가벼워서 질량에는 거의 영향을 주지 않거든요.

그리고 이 수소는 우주가 탄생한 첫 몇 분 동안부터 있던 바로 그 수소예요. 별의 중심핵에 들어간 적이 한 번도 없죠. 하지만 몸무게의 나머지 대부분은 별의 화덕을 거쳐 왔어요.

1952년, 폴 메릴은 여러 적색거성의 스펙트럼에서 테크네튬의 선을 발견했어요. 테크네튬에는 안정한 동위원소가 없어요. 별에서 관측되는 테크네튬은 수십만 년 안에 붕괴하는데, 별은 수십억 년을 살죠. 그렇다면 테크네튬은 별이 태어날 때부터 있던 게 아니라, 지금 그 안에서 만들어지고 있다는 뜻이에요.

두 번째 증거는 2017년에 나왔어요. 천문학자들이 두 중성자별의 충돌을 포착하고 그 잔광을 관측할 수 있었죠. 잔광은 새로 만들어진 무거운 원소 구름이 사라지는 방식과 정확히 맞아떨어졌어요. 그 안의 스트론튬은 스펙트럼 선으로 확실하게 확인했고, 금과 백금은 전체적인 패턴으로 확인했어요. 이 관측에 따르면 금과 그 밖의 가장 무거운 원소들은 바로 이런 중성자별 충돌에서 태어나는 것으로 보여요.