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태양, 앞으로 54억년은 더 빛난다 / 태양, 수명 다하는 50억년 뒤 모습은?

이름없는풀뿌리 2015. 9. 17. 15:06
 
태양, 앞으로 54억년은 더 빛난다
우주이야기-태양의 수명 
 
중부매일 jb@jbnews.com  입력 : 2005년 11월 17일 15:52:28
 
천문학 강연을 나가면 자주 듣는 질문이 있다. 지구상의 생명체는 언제 생겼고 언제까지 유지할 것인가? 지구가 태양의 화염에 쌓여 버린다고 하는데 그것이 사실인가? 그렇다면 과연 언제 태양의 화염에 쌓일 것인가? 사실 이런 질문들은 20세기까지만 해도 그 해답을 찾는다는 것이 요원하기만 한 주제였다. 그러나 20세기 초 태양에서 빛이 나오는 이유가 태양에 있는 수소가 헬륨이란 원소로 핵융합을 하면서 나오는 에너지임이 밝혀지게 되면서, 내부에서 수소핵융합이 일어나는 동안 태양은 지금처럼 백색광의 빛을 낸다는 사실이 알려지게 되었다. 태양이란 별도 수소연료가 다 소진되면 빛을 잃어버리고 내부는 수축하고 외부는 팽창하면서 행성상 성운이 되어버리는 진화과정을 거친다는 것도 알려졌다. 이때 태양이 팽창하면서 지구는 태양의 화염에 뒤덮이게 되고 그렇게 되면 지구상에는 생물체가 존재할 수 없게 된다. 태양이 자신의 수소연료를 전무 태우는 데는 약 100억년정도 걸리는데, 현재 태양의 나이가 46억년정도 된다.앞으로 54억년정도는 지구가 태양의 빛으로 생명체를 존속시켜 나갈 수 있게 되는 것이다. 100억년을 1년이라 했을 때 현재 지구의 나이는 6월 1일 0시 4초정도에 해당한다. 지금까지 태양에 힘입어 살아온 날보다도 앞으로 태양의 빛으로 살아갈 날이 많다는 것을 의미한다.

지금까지 인간은 우주에 대해 많은 것들을 밝혀내왔기에 우주에 대해 많은 것을 알고 있다고 자부하고 있다. 수십억 개의 별들이 우리 은하에서 빛나고 있고, 우리 은하 같은 은하들이 수십억개정도 된다고 하는 사실들을 밝혀냈을 뿐만 아니라, 어떻게 원자핵이 서로 결합하고, 은하들이 어떻게 암흑물질에 의해 서로 붙잡혀지면서 엄청난 입자들의 무리를 짓게 되는 지에 대해 이해하게 된 것이다.현재 우리는 빅뱅이 일어난 초기상태까지 소급해서 추적할 수는 있지만 우리는 무엇이 폭발하였는지 또는 폭발이 여러 번 있었는지의 여부도 알 수 없는 상태이다. 과학과 기술이 발달하면서 이렇게 우주를 이해하는데 엄청난 도약을 이루었지만 아직도 많은 난제들이 산재해 있는 상태인 것이다. 그중 하나가 바로 인간의 생성에 대한 질문인데 이에 대한 명확한 답을 하지 못하는 이유는 우리 우주 같은 아주 큰 시스템과 원자나 세포 같은 아주 작은 시스템을 연결해주는 이론에 대한 이해가 부족하기 때문이다.  즉 아주 다른 규모를 지닌 시스템들을 이해하는 이론이 없는 것이다.

복제인간을 만들어보는 방법을 통해 인간생성연구에 박차를 가해온 생명과학기술과 사이버기술의 발달은 엄청난 활용가치를 제공하면서 인간에게 많은 잇점을 제공하기도 하지만 그 이면에는 역기능도 있다고 주장하는 학자들이 많이 있다. 바로 어떤 첨단기술을 가진 사람이 잠시의 판단착오로 지구에 엄청난 재난을 초래할 수도 있게 되는 것이다.그래서 지구가 태양의 에너지로 살 수 있는 50억년을 버티지 못하고 그전에 멸망할 것이라는 예측을 하는 미래학자도 있는 것이다. 소행성 충돌 같은 대재앙은 미리 예측만 하면 로케트에 핵폭탄을 탑재하여 우주공간에서 파괴시킴을 통해 예방할 수 있지만 발달된 기술을 악용할 때 초래되는 대재앙은 도저히 막을 수 없는 것이 되는 것이다.이에 대비하여 발전하는 과학기술을 잘 이해하고 활용할 수 있는 새로운 도덕성 개발이 급선무라고 주장하기도 한다. 이제는 인문학자들과 자연과학자들이 힘을 합하여 인류에게 필요한 도덕성형성에 노력을 해야 할 때인 것 같다.그렇지 않으면 인간의 순간의 잘못된 판단이 발달한 과학기술을 이용 이 지구를 조기에 파멸로 이끌 수 있기 때문이다. 그래서 미래학자들은 우리인류의 미래는 ‘기대 반, 두려움 반’이라고 표현한다. 작열하는 태양빛의 무더위 속에서도 그 빛이 있기에 지금 우리가 살수 있음에 감사하는 여유가 필요한 때이다. / 충북대 천문우주학과
 
 

 

 

[사이테크 플러스] 태양, 수명 다하는 50억년 뒤 모습은?

이주영 입력 2021. 09. 07. 07:00 댓글 3

 

"백색왜성 진화 후 느린 핵융합 지속 가능"
이탈리아 연구팀 "냉각 속도 느려져 별 수명 더 연장될 듯"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 태양의 수명은 약 100억년. 현재 46억살 정도인 태양은 50억년 후 수소와 헬륨 등을 핵융합에 모두 소진하고 부풀면서 금성을 집어삼킬 만큼 큰 적색 거성(red giant)이 된다. 이후 외곽 가스층이 날아가면 지구 크기의 고밀도 백색 왜성(white dwarf)이 돼 식어간다. 이게 끝일까? 태양 같은 별은 백색 왜성이 된 후 서서히 식어갈 뿐이라는 통념과 달리 백색 왜성 표면에서 수소 열핵융합 반응이 천천히 진행돼 별의 수명이 더 연장된다는 연구 결과가 나왔다.

 

이탈리아 볼로냐대학 프란체스코 페라로 교수가 이끄는 국제연구팀은 7일 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에서 허블우주망원경(HST)이 촬영한 구상성단 M13과 M3를 분석, 백색 왜성 표면에서 열핵융합 반응으로 수소가 계속 연소해 별의 노화 속도가 늦춰 수 있다는 증거를 처음으로 발견했다고 밝혔다.

허블우주망원경이 촬영한 구상성단 M13(2010)과 M3(2019) 연구팀은 백색 왜성의 진화를 결정하는 물리학 원리를 찾기 위해 거대한 구상성단인 'M3'와 'M13'에 있는 수많은 백색 왜성들의 냉각 현상을 비교했다. 두 구상성단은 나이와 중원소함량(metallicity) 등 물리적 특성은 비슷하지만, 나중에 백색 왜성이 될 별의 수는 다르다. 이 때문에 두 구상성단은 서로 다른 백색 왜성들이 어떻게 냉각돼 가는지 시험할 수 있는 완벽한 자연 실험실이라고 연구팀은 밝혔다. [ESA/HUBBLE & NASA, G. PIOTTO ET AL. 제공. 재판매 및 DB 금지]

 

백색 왜성은 초신성 폭발을 일으키기에는 질량이 작은 별이 마지막 단계에 적색 거성이 됐다가 서서히 식어가는 별로, 태양을 포함해 우주에 있는 별의 약 98%가 백색 왜성이 될 운명을 하고 있다. 연구팀은 백색 왜성의 진화를 결정하는 물리학 원리를 찾기 위해 허블우주망원경에 탑재된 광시야카메라3(WFC3)으로 촬영한 거대한 구상성단(globular cluster) 'M3'와 'M13'의 고해상도 사진을 활용, 수많은 백색 왜성들의 냉각 현상을 비교했다.

 

두 구상성단은 나이와 중원소함량(metallicity) 등 물리적 특성은 비슷하지만, 나중에 백색 왜성이 될 별들의 수는 다르다. 이 때문에 두 구상성단은 서로 다른 백색 왜성들이 어떻게 냉각돼 가는지 시험할 수 있는 완벽한 자연 실험실이라고 연구팀은 밝혔다. 이들은 허블우주망원경 WFC3를 이용해 근자외선(near-ultraviolet wavelength) 파장에서 두 구상성단에 있는 백색 왜성 700여 개를 비교할 수 있었다.

 

그 결과 M3 성단에는 별의 핵이 단순히 식어가는 표준 백색 왜성이 많은 반면, M13 성단에는 표준 백색 왜성과 함께 핵 외곽에 열핵융합이 계속 일어나는 수소층이 있어 냉각이 더 느리게 진행되는 백색 왜성도 다수 있는 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 M13 성단 내 별들의 진화에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이 성단의 백색 왜성 중 약 70%에서 수소 연소가 진행돼 냉각 속도가 표준 백색 왜성보다 느려지는 것으로 나타났다고 설명했다.

 

이 연구 결과는 우리 은하에 있는 별들의 나이를 측정하는 데에도 영향을 미칠 것으로 보인다. 기존 백색 왜성 진화 모델은 예측 가능한 냉각 과정을 토대로 만들어져 별의 나이와 온도 사이에 비교적 직접적인 관계가 있는 것으로 간주됐다. 이에 따라 천문학자들은 그동안 백색 왜성의 냉각 속도를 구상성단이나 산개성단(open cluster)의 나이를 결정하는 자연 시계로 활용했으나 이 연구 결과처럼 표면에서 수소가 계속 연소해 냉각 속도가 느려진다면 성단의 기존 연령 추정치는 10억년 정도 부정확할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 페라로 교수는 "이 발견은 항성이 늙어가는 방식에 대한 새로운 관점을 통해 백색 왜성의 기존 정의에 이의를 제기한다"며 "현재 백색 왜성 표면에서 수소 열핵융합이 일어날 수 있는 구체적인 조건을 밝혀내기 위해 M13과 유사한 다른 성단들을 조사하고 있다"고 말했다.

scitech@yna.co.kr