[아하! 우주] 이것이 태양의 미래?…죽어가는 별의 표면을 보다

영원할 것 같이 보이는 태양 역시 정해진 수명이 있다. 비록 인간과는 비교할 수 없을 만큼 오랜 세월을 살지만, 태어난 지 100억 년이 지난 후에는 적색거성 단계를 거쳐 가스를 대부분 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다.

물론 이 과정은 인간의 수명보다 훨씬 긴 시간 동안 발생하므로 어떤 천문학자도 한 번에 이 변화를 관측할 수 없다. 하지만 각 단계에 있는 별을 관측해서 그 과정을 재구성할 수 있다. 특히 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 적색거성이나 백색왜성은 중요한 관측 목표가 된다.

스웨덴 칼머스 대학의 천문학자들은 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 적색거성인 바다뱀자리 W(W Hydrae) 별을 관측했다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지니고 있지만, 이제는 수명이 다해 거대하게 부풀어 오른 적색거성이 됐다. 그 지름은 태양보다 수백 배 이상 커져서 그 내부에 지구 공전 궤도가 들어갈 수 있을 정도다.

하지만 이렇게 크기가 커졌다고 해도 별의 표면을 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 천문학자들은 ALMA의 강력한 성능을 이용해서 바다뱀자리 W 표면의 모습을 직접 확인했다. 비록 해상도가 매우 높지는 않지만, 표면 온도와 물질 분포가 균일하지 않고 주변으로 가스를 잃고 있다는 사실은 분명하게 확인할 수 있었다.

태양 역시 적색거성 단계에 이르면 주변으로 가스를 배출하면서 많은 질량을 잃고 마침내 중심부에 핵연료가 떨어지면 핵융합 반응이 멈추면서 생을 마감하게 될 것이다. 물론 이 과정은 50억 년 정도의 시간이 필요하므로 우리가 직접 볼 순 없지만, 바다뱀자리 W 같은 별을 관측해 그 과정을 예측할 수 있다.

그런데 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생이라는 관점에서 중요하다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문이다. 그리고 이 가스에는 핵융합 반응의 결과물인 질소나 탄소 같은 더 무거운 원소가 풍부해 지구 같은 행성을 만들 수 있는 원료가 된다. 물론 우리 태양과 지구 역시 이전 세대 별이 남긴 잔해에서 태어났다. 별의 죽음은 끝이 아니라 새로운 별과 생명의 탄생을 의미한다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com