2028학년도 수능 예시문항 통합과학 13번 해설

핵심 개념

빅뱅 우주에서 수소·헬륨 원자핵은 빅뱅 초기에, 중성 원자는 약 38만 년 뒤에 만들어졌으며, 별의 흡수 스펙트럼을 원소의 방출 스펙트럼과 비교하면 별 대기의 구성 원소를 알 수 있다.

단서 따라가기

1. (가) 우주 원소 질량비 ㉠ 74 %, ㉡ 24 %우주를 구성하는 원소의 질량비는 수소 약 74 %, 헬륨 약 24 %이다 ㉠ = 수소, ㉡ = 헬륨
2. <보기> ㄱ. ㉠ 원자는 빅뱅 이후 약 38만 년이 지난 뒤 형성되었다.우주가 식어 약 3000 K가 된 빅뱅 후 약 38만 년에 원자핵이 전자와 결합해 중성 수소 원자가 만들어졌다 보기 ㄱ (옳음)
3. <보기> ㄴ. 우주를 구성하는 ㉡의 대부분은 별 내부의 핵융합 반응으로 만들어졌다.헬륨 원자핵의 대부분은 빅뱅 후 약 3분 무렵 양성자와 중성자가 결합해 만들어졌다. 별 내부 핵융합으로 만들어진 양은 일부이다 보기 ㄴ (틀림 — 빅뱅 초기에 생성)
4. (나) 별 S의 흡수선 vs ㉠·㉡의 방출선별 대기에 있는 원소는 자기 방출선과 같은 파장에서 흡수선을 만든다. S의 흡수선 가운데에는 ㉠, ㉡ 어느 방출선과도 위치가 맞지 않는 선이 있다 보기 ㄷ (틀림 — 다른 원소도 있음)

정답 근거

(가)에서 질량비 74 %인 ㉠은 수소, 24 %인 ㉡은 헬륨이다. 보기 ㄱ: 빅뱅 이후 우주가 팽창하며 식어 약 38만 년이 지났을 때 원자핵이 전자와 결합해 중성 원자가 만들어졌으므로, 수소 원자는 빅뱅 후 약 38만 년이 지난 뒤 형성되었다. 따라서 옳은 것은 ㄱ뿐이고 정답은 ①이다. (ㄴ은 우주의 헬륨 대부분이 빅뱅 초기에 만들어졌으므로 틀리고, ㄷ은 S의 흡수선 가운데 ㉠, ㉡의 방출선과 파장이 일치하지 않는 선이 있어 다른 원소도 대기에 있으므로 틀리다.)

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

원소 질량비 자료로 원소를 확정하고, 빅뱅 우주의 원자핵·원자 생성 시기를 구분하며, 흡수 스펙트럼과 방출 스펙트럼의 선 위치를 대조하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

원그래프의 질량비로 수소·헬륨 확정 → 원자핵 생성(빅뱅 초기)과 원자 생성(약 38만 년) 시기를 구분 → 별의 흡수선마다 원소의 방출선과 같은 파장인지 대조해, 대응되지 않는 선이 있으면 다른 원소가 있다고 판단