[별별 과학] 태양의 미래

2018년 새해가 밝았다. 올해도 수백만 인파가 해맞이 행사에 참여했다. 새해 첫날 태양은 몇 시간의 교통정체를 감수하고 즐길 만큼 의미가 남다른가 보다.

태양은 밤하늘에 빛나는 수많은 별들 중 하나다. ‘주계열성 별’로 분류되는데, 별의 일생에서 밝게 빛나는 젊은 시절에 해당한다. 태양은 거대한 핵융합로이다. 태양에 채워진 수소 원자들이 핵융합하여 헬륨으로 변환되는 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출되는데, 그 결과물이 바로 별빛이다. 현재 태양은 전체 질량(지구 질량의 33만배) 중 수소가 약 74%, 헬륨이 약 25%를 차지한다. 이는 대략 46억년 전 초기의 태양을 구성한 수소 중 25% 정도가 핵융합 반응을 일으켰고, 아직 74% 정도의 핵융합 원료가 남아 있다는 의미다. 아직도 50억년 정도는 태양 활동을 지속할 수 있는 양이다. 핵융합 반응이 지속됨에 따라 태양의 내부 핵은 무거운 헬륨으로 채워지며 수소 핵융합은 점점 태양 바깥쪽으로 밀려난다. 그 결과 태양은 점점 팽창해 지구 궤도까지 확장될 것으로 예상되고, 이를 적색 거성 단계라고 부른다. 이쯤 되면 지구는 태양에 흡수돼 사라질 수 있다. 당장 걱정할 일은 아니다. 지금부터 약 50억년 후쯤 벌어질 일이다.

수소 원료가 모두 소진되면 태양은 내부에서 헬륨의 핵융합이 다시 시작되고, 더 시간이 흐른 뒤 최종적으로 탄소와 수소로 구성된 백색 왜성으로 수축된다. 핵융합으로 뜨겁게 달궈졌던 태양은 수십억년에 걸쳐 식어가며 별로서의 생을 마감한다. 하지만 백색 왜성에서 멈추지 않는 경우도 있다. 태양보다 3배 이상 무거운 별은 중성자별 단계를 지나 강력한 중력장에 의해 더욱 수축되어 블랙홀이 된다는 것이 현대 물리학이 읽어내는 별들의 종말이다. 훨씬 무거운 별들은 수축되면서 대폭발을 일으켜 초신성으로 생을 마감하기도 한다.

글=이남영 칼럼니스트, 그래픽=안지나 기자



GoodNews paper ⓒ 국민일보(www.kmib.co.kr), 무단전재, 수집, 재배포 및 AI학습 이용 금지