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우주 이야기 915 - 작고 단단한 암석 행성이 백색왜성에서도 살아남는다?


(An asteroid torn apart by the strong gravity of a white dwarf has formed a ring of dust particles and debris orbiting the Earth-sized burnt out stellar core. Credit: University of Warwick / Mark Garlick)


 우리는 짧은 인생을 사는 인간이지만, 앞으로 50억년 후 태양의 운명에 대해서 자신 있게 이야기 할 수 있습니다. 다른 별의 최후를 관측해 태양의 미래를 알 수 있기 때문입니다. 50억년 후 태양은 중심부 연료가 고갈되어 서서히 주변으로 가스를 뿌리고 죽게 됩니다. 마지막에 남는 것은 중심부에 타고 남은 핵연료 잔재인 산소와 탄소로 구성된 백색 왜성입니다. 그리고 그때까지 살아남은 행성이 있다면 백색왜성 주변을 영원히 공전하게 됩니다.


 물론 모든 행성이 살아남지는 못합니다. 별이 마지막 단계에서 적색거성으로 부풀어 오르면 가까운 궤도를 공전하는 행성은 여기에 흡수됩니다. 이 과정에서 살아남는다고 해도 백색왜성에 가까운 거리로 이동한 행성은 다시 한 번 파괴될 위기를 겪습니다. 백색왜성의 강한 중력에 의한 조석력(tidal force)의 차이 때문에 행성이 파괴되는 것입니다. 


 워릭 대학교(University of Warwick)의 연구팀은 어떤 행성이 이 마지막 시련에서 살아남는지 연구했습니다. 연구팀의 모델에 따르면 행성의 생존을 결정짓는 요소는 여러 가지이지만, 가장 중요한 요소는 역시 백색왜성과의 거리와 행성의 질량입니다. 당연히 백색왜성에서 가까울수록 쉽게 파괴됩니다. 그리고 큰 행성일수록 백색왜성에서 가까운 쪽과 먼 쪽의 중력 차이가 커지기 때문에 쉽게 파괴될 것입니다. 그리고 행성의 밀도, 점도, 구성 성분 역시 큰 영향을 줍니다. 


 상식적으로 쉽게 생각할 수 있듯이 단단하고 작은 암석형 행성의 생존 가능성이 가장 높습니다. 만약 지구처럼 단단하고 균일한 암석 행성이라면 수성 궤도의 1/3 정도되는 가까운 거리에서도 생존 가능성이 있습니다. 따라서 백색왜성에 매우 가까운 거리로 이동한 행성이라도 생존 가능성이 있습니다. 물론 생명체에는 희망이 없지만 행성은 생존할 수 있다는 이야기 입니다. 과연 태양계의 미래는 어떨지 궁금해지는 이야기입니다. 


 참고 


The new work appears in: "Orbital relaxation and excitation of planets tidally interacting with white dwarfs", D. Veras et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, in press. ras.ac.uk/sites/default/files/ … 19-05/1904.03195.pdf




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