[아하! 우주] 50억 년 뒤 태양과 지구의 모습은 어떻게 될까?

인간과는 비교할 수 없을 만큼 오래 살지만, 별 역시 수명이 있다. 과학자들은 인간의 짧은 수명 동안 별의 일생을 관측하기 위해서 다양한 과정에 있는 별을 관측한다. 태양 같은 별이 아기별에서 성숙한 주계열성이 된 후 적색 거성으로 마지막을 맞이해 백색 왜성이 되기까지는 100억 년의 시간이 걸리는 만큼 하나의 별에서 이 과정을 연구할 방법이 없기 때문이다. 대신 아기별, 주계열성, 적색 거성, 백색 왜성을 따로 관측하는 수밖에 없다.

지구에서 208광년 떨어진 L2 Puppis는 태양의 마지막 순간에 찾아올 적색 거성을 연구하는 과학자들에게 안성맞춤인 관측 대상이다. 태양은 현재 수소 핵융합 반응을 통해 에너지를 만들고 있지만, 50억 년 정도 후에는 중심부에 수소와 헬륨이 고갈되면서 핵융합 반응을 계속 유지할 수 없다. 핵융합 반응을 정지하고 최후를 맞이하기 전 별은 수백 배로 커지면서 적색 거성 단계에 이른다. 그런데 이 시점에 지구 같은 주변 행성은 어떻게 될까?

수성과 금성은 부풀어 오른 태양에 흡수될 가능성이 크다. 하지만 50억 년 후 지구의 운명은 다소 애매하다. 지구까지 흡수될지 아니면 흡수되지 않고 살아남아 백색 왜성이 된 태양 주변을 우주가 끝날 때까지 공전할지는 아직 분명하지 않다.

국제 천문학자 팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 L2 Puppis를 정밀 관측했다. 이 죽어가는 별 옆에 지구 같은 행성이 존재하기 때문이다. 이 행성은 지구-태양 거리의 두 배인 3억km 지점에서 모항성을 공전하고 있다.

그런데 적색 거성 단계에 이르면 별은 커지지만, 표면 중력이 약해지면서 상당량의 가스를 잃게 된다. 연구팀은 이 별이 가스의 1/3을 잃은 것으로 보고 있다. 그러면 별의 중력이 약해지면서 지구 같은 주변 행성의 공전 궤도도 멀어진다. 따라서 이 외계 행성은 사실 지구의 미래를 암시하는 셈이다. 다만, 아직 이 별이 삼켜지지 않고 공전을 해도 마지막 순간까지 생존할 수 있는지는 더 연구가 필요하다.

과학자들은 앞으로 연구를 통해 이 행성이 결국 삼켜질 것인지 아니면 백색 왜성 단계까지 살아남을 수 있을 것인지 알아낼 것이다. 물론 어느 쪽이라도 우리가 그 모습을 보게 될 가능성은 없다. 하지만 우리의 몸을 이뤘던 원자들이 죽어가는 태양으로 흡수되어 백색 왜성 일부가 될 것인지 아니면 절대 영도에 가까운 차가운 지구에 영원히 남게 될 것인지는 알 수 있을 것이다.

사진=CNRS / U. de Chile / Observatoire de Paris / LESIA / ESO / ALMA　

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com