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인류 역사가 암시하는 바에도 불구하고, 태양은 언제나 그랬던 것은 아니며 영원히 지금과 같은 상태로 유지되지도 않습니다. 사실, 수십억 년이 지나면 오늘날 우리가 알고 있는 태양은 더 이상 존재하지 않게 될 것이며, 그 자리에는 별의 껍질이 대부분의 질량을 잃어 수십억 년에 걸쳐 천천히 냉각될 것입니다. 하지만 그 뒤에 남겨진 행성들은 어떻습니까? 그들에게는 무슨 일이 일어날까요? 글쎄요, 일부는 사라지고 다른 일부는 천천히 떠내려갈 것입니다. 하지만 불확실성이 많습니다.
우리 태양계의 궁극적인 운명을 설명하려면 별의 수명 주기에 대한 폭넓은 이해가 도움이 됩니다. 별은 가스 구름(주로 수소)이 중력에 의해 서로 끌어당겨질 때 형성됩니다. 결국 핵의 수소는 원자가 헬륨으로 융합되기 시작하는 지점까지 압축되어 엄청난 양의 에너지를 방출하고 중력에 맞서 밀어내며 우리를 빛과 따뜻함으로 감싸줍니다.
결국, 일반적으로 수십억 년이 지나면 별의 핵심에 있는 수소가 고갈되며, 이는 수명이 다해간다는 신호입니다. 외부 핵융합 압력이 사라지면 헬륨 핵이 수축하여 별의 온도와 내부 압력이 상승하여 팽창하게 됩니다. 추가 열로 인해 코어 주변에 남아 있는 수소가 융합되기 시작하여 외부 압력이 더욱 증가합니다. 이것은 태양의 적색거성 단계의 시작이며, 태양계에 흥미로운 일이 발생하는 시기입니다.
태양이 적색거성으로 변하면 어떻게 되나요?
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적색거성이라고 불리는 데는 이유가 있습니다. 별 내부에 외부 압력이 가해지면 이전 크기보다 최대 1,000배 이상 팽창하게 되며, 팽창하면서 성장하는 별의 표면이 냉각되어 색상이 빨간색으로 변합니다. 우리 태양은 그 1,000배 임계값에 도달하지 못하지만 확실히 수성과 금성, 그리고 아마도 지구를 소모할 것입니다. 이 엄청난 인플레이션 기간은 약 10억년이 걸리므로 몰래 다가올 일이 아닙니다.
한편, 죽어가는 태양의 중심부에서는 현재의 헬륨 핵이 몇 분 안에 탄소로 융합될 때까지 압력과 열이 계속 상승합니다. 이 헬륨 플래시에 의해 방출된 에너지는 핵을 기화시켜 핵을 팽창시키고 급격한 온도 감소를 가져오며 태양을 다시 수성 궤도 범위 내로 수축시킵니다. 그러나 핵이 다시 한 번 합쳐지면서 온도와 압력으로 인해 태양 표면이 두 번째 적색 거성 단계로 변하게 되고 태양은 오늘날 광도의 3,000배에 달하는 빛을 발하게 됩니다.
결국, 50만 년에 걸쳐 태양은 질량의 거의 절반인 외층을 떨어져 나가 행성상 성운이라고 불리는 거대한 별 먼지 구름으로 변하게 됩니다. 행성상 성운은 태양 핵의 잔존물이 연료가 고갈될 때까지 수천 년 동안 빛을 발하며 백색왜성으로 전환됩니다.
태양이 죽으면 태양계는 어떻게 되나요?
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태양이 단지 이전 영광의 뜨거운 잔재일 때, 태양계는 매우 다른 곳이 될 것입니다. 수성, 금성, 지구는 태양의 무자비한 팽창으로 증발하여 오래 전에 사라질 것입니다. 화성은 살아남을 가능성이 높지만, 백색 왜성으로의 전환으로 인한 질량 손실로 인해 화성과 외부 행성은 현재보다 약 두 배의 거리에서 태양을 공전할 것입니다.
태양 자체는 남은 생애 동안 서서히 열을 잃어가게 됩니다. 남은 것은 태양의 마지막 헬륨 연소의 원소 재인 탄소와 산소의 밀도가 매우 높은 핵뿐입니다. 이 남은 물질은 밀도가 너무 높아서 1입방인치의 무게가 약 15톤에 달합니다.
결국, 태양은 죽고 더 이상 생명을 생산할 수 없는 지점까지 냉각되어 가상의 흑색 왜성 생명 단계로 전환됩니다. 가설인 이유는 흑색 왜성이 관찰된 적이 없기 때문입니다. 사실, 흑색 왜성이 어디에서나 형성될 만큼 충분한 시간이 없었던 것으로 추정됩니다. 한 번 보고 싶다면 몇 조 년만 더 기다려야 합니다.
