태양 수명 다해도 지구는 살아남는다..."기존 가설 뒤집혔다" [우주로 간다]

[지디넷코리아]수십 년 동안 천문학자들은 50억년 후 태양이 수명을 다해 핵융합에 필요한 수소를 모두 소진하면 거대한 적색거성으로 팽창해 수성과 금성은 물론 지구까지 삼킬 수 있을 것으로 예측해 왔다.하지만 태양이 수명을 다한 뒤에도 지구가 예상보다 높은 확률로 살아남을 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다.

이번 연구는 지난달 국제학술지 천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)에 실렸다.벨기에 루벤대학교 천문학과 마츠 에셀데르스가 이끄는 연구진은 노화하는 별과 행성의 상호작용을 반영한 최신 모델을 분석한 결과, 팽창하는 태양이 지구를 안쪽으로 끌어당기는 조석력이 기존 모델이 예측했던 것보다 약하다는 사실을 확인했다.이는 태양이 말기에 외피를 우주 공간으로 방출하면서 질량을 잃는 동안 지구가 바깥쪽 궤도로 이동할 시간을 더 확보할 수 있음을 의미한다.

결과적으로 태양에 완전히 삼켜질 가능성이 예상보다 낮아질 수 있다는 것이다.에셀데르스는 "현재 태양과 비슷한 적색거성 관측 결과는 지구의 생존 가능성을 시사하지만, 이같은 분석에 힘을 실으려면 더 많은 관측 자료가 필요하다"고 말했다.

그러면서 "가장 큰 불확실성은 태양과 행성 간의 인력 계산이 아니라 미래의 태양이 얼마나 많은 질량을 잃을 것인가에 있다"고 덧붙였다.

태양과 같은 별은 핵의 수소를 모두 소진하면 거대한 적색거성으로 팽창한다.

이 과정에서는 행성을 안쪽으로 끌어당기는 조석력과, 별이 질량을 잃으면서 행성을 바깥쪽으로 밀어내는 효과가 동시에 작용한다.

어느 힘이 우세한지에 따라 행성이 항성에 삼켜질지, 살아남을지가 결정된다.태양이 팽창하면 조석력은 미세한 브레이크처럼 작용해 지구의 공전 에너지를 서서히 감소시키며 태양 쪽으로 끌어당긴다.

반면 죽어가는 태양은 강력한 항성풍으로 막대한 양의 가스를 방출해 결국 질량의 약 절반을 잃는다.

미국 항공우주국(NASA)에 따르면 태양의 질량이 줄어들면서 중력이 약해지면 살아남은 행성들은 바깥쪽으로 밀려나 태양과의 거리가 현재보다 약 2배까지 늘어날 수 있다.에셀데르스는 "지구의 운명은 이 두 효과 사이의 미묘한 균형에 달려 있다"며 "조석력이 우세하면 지구는 태양에 흡수되고, 질량 손실 효과가 더 크면 더 넓은 궤도로 이동해 살아남을 수 있다"고 설명했다.연구진은 기존 연구들이 서로 다른 결론을 내린 이유도 이 두 과정을 다루는 방식이 달랐기 때문이라고 분석했다.

일부 연구는 조석력을 고려하지 않았고, 다른 연구는 수십 년 전에 개발된 단순화된 모델을 사용해 실제보다 강한 조석력을 가정했다는 것이다.이번 연구에서는 기존 공식을 사용하는 대신 노화하는 별의 내부 구조와 역학 변화를 반영한 최신 조석력 계산 모델을 적용했다.

연구팀은 이를 통해 조석 마찰과 변화하는 항성풍을 보다 정확하게 반영했으며, 태양 말기의 다양한 질량 손실 시나리오를 적용해 결과를 검증했다고 밝혔다.분석 결과 안쪽으로 끌어당기는 힘이 예상보다 약해질 경우 수성과 금성은 결국 팽창한 태양에 삼켜지지만, 지구와 화성은 두 차례의 거성 단계를 모두 견뎌낸 뒤 태양이 백색왜성으로 남은 이후 더 바깥쪽 궤도에서 공전하게 될 가능성이 있는 것으로 나타났다.하지만 연구진은 이 시나리오 역시 확정된 미래는 아니라고 강조했다.

태양과 같은 별이 수명 말기에 얼마나 빠른 속도로 질량을 잃는지 아직 정확한 관측 자료가 부족하기 때문이다.

다만 태양과 질량이 비슷한 약 183광년 거리의 적색거성 L2 푸피스(Puppis)의 실제 질량 손실률을 적용한 결과, 지구가 태양에 삼켜지는 것을 피할 만큼 충분히 바깥쪽으로 이동할 수 있는 것으로 나타났다.

연구진은 이러한 관측 결과가 지구의 생존 가능성에 무게를 싣는다고 설명했다.이번 발견은 어디까지나 학문적 의미가 크다.

대부분의 과학자들은 태양의 밝기가 점차 증가하면서 10억 년 뒤에는 지구의 바다가 증발하고 생명체가 살 수 없는 환경이 될 것으로 보고 있다.

이는 태양이 적색거성으로 팽창하기 훨씬 이전에 일어날 것으로 예상된다.연구진은 논문에서 "이번 연구는 진화한 별 주위를 도는 행성들의 궤도 진화를 체계적으로 이해하는 데 도움이 될 것이며, 지구와 태양계의 미래를 예측하는 데도 중요한 단서를 제공할 것"이라고 밝혔다. ...