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우주 이야기 1637 - 태양이 죽은 후에도 지구는 살아남는다?


 (This image tracks the life of a Sun-like star, from its birth on the left side of the frame to its evolution into a red giant on the right after billions of years. Credit: ESO/M. Kornmesser)

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지구는 생명이 넘치는 행성이지만, 이것도 영원하진 않을 것입니디. 태양이 계속해서 뜨거워지고 있기 때문입니다. 따라서 일부에서 생각하는 것과 달리 태양이 50억 년 정도 지난 후 적색거성이 되기 전 지구는 생명체가 살기에 너무 뜨거운 행성이 되어 대부분의 생명체가 사라질 것입니다.

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하지만 태양이 적색거성이 되어 지금보다 수백배 부풀어 오르게 되면 지구에는 새로운 위협이 닥치게 됩니다. 바로 태양에 흡수되는 것입니다. 태양이 핵 내부의 수소를 모두 소모하면 두 번의 거대한 팽창 단계를 거치게 됩니다. 첫 번째는 적색 거성이 되고, 두 번째는 헬륨이 모두 소진되면 점근거성(AGB, Asymptotic Giant Branch)이 됩니다.

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마지막 순간 태양이 커짐에 따라 중력이 증가하면 지구를 태양 쪽으로 끌어당길 것입니다. 태양이 팽창하고 그 뜨거운 표면이 지구에 접근함에 따라, 태양 내부에서는 강력한 조석파가 발생할 것입니다. 이 조석파가 소멸될 때, 지구는 태양의 품속으로 점점 빨려 들어갈 것입니다.

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하지만 나쁜 소식만 있는 건 아닙니다. 거대해진 태양은 표면의 가스를 잡아두는 힘이 약해지고 항성풍으로 인해 질량을 많이 잃게 됩니다. 결국 태양이 지구에 가까워지긴 하지만 사실 태양 자체의 질량이 줄어들면 그 효과를 상쇄해 태양의 중력에서 벗어날 수 있습니다.

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요약하면 조석력이 우세하면 지구는 태양에 삼켜지고, 태양의 질량 손실이 우세하면 지구는 항성의 반지름보다 큰 궤도로 탈출하게 됩니다. 과학자들은 어느 쪽인지를 두고 갑론을박을 벌이고 있습니다. 최근 벨기에 루번 대학교의 마츠 에셀도어스(Mats Esseldeurs) 박사외 동료들은 지구가 태양의 팽창화구(engulfing fireball)를 벗어날 가능성이 있다는 새로운 시뮬레이션 결과를 발표했습니다.

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과거 연구들은 태양이 지구를 삼킬 가능성이 좀더 높다고 생각했습니다. 하지만 연구팀은 Astronomy & Astrophysics에 게재된 논문에서 이는 조석 소산(tidal dissipation)에 대한 모델이 너무 단순했기 때문이라고 지적했습니다. 조석 소산(Tidal dissipation)은 지구에서는 달과 태양의 기조력에 의해 바닷물이 움직이면서 발생하는 마찰력 때문에, 운동 및 궤도 에너지가 열에너지로 변환되어 소모되는 현상을 의미합니다. 태양에서는 지구를 잡아당기는 힘에 해당하는데, 연구팀은 태양 내부의 조석 소산이 이전 예측보다 훨씬 낮다는 것을 발견했습니다.

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두 번째로 적색거성 단계에서 잃어버리는 질량을 확인하기 위해 연구팀은 L2 Puppis를 관측하여 질량 손실률을 추정했습니다. 이 별이 태양의 '나이 든 사촌' 역할을 한다고 설명합니다. L2 Puppis의 관측 데이터를 적용했을 때, 태양이 잃는 질량이 충분히 커서 지구가 궤도를 벗어나 생존할 수 있음을 보았습니다. 따라서 연구팀의 새로운 모델에 따르면, 지구와 화성은 태양의 팽창화구에서 벗어날 수 있습니다. 화성도 이전 예측과는 달리 '죽음의 나선'에서 벗어날 것으로 보입니다. 하지만 태양에 가장 가까운 두 행성인 수성과 금성은 운명이 다릅니다. 이들은 태양이 팽창하는 화구 내에 들어갈 수밖에 없으며, 필연적으로 삼켜져 소멸할 것입니다.

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다면 연구팀은 예측과 모델에 불확실성이 존재한다는 점도 인정했습니다. 사실은 불확실한 부분도 적지 않다는 것입니다. 먼 미래 태양이 백색왜성으로 사라진 후 차가운 지구가 남는 것이 더 좋을지 아니면 태양에 삼켜진 후 백색왜성의 일부가 되는 게 더 좋은지는 말할 수 없지만, 아무래도 우리가 모두 사라진 후라도 전자의 가능성에 더 끌리는 것이 사실일 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-06-sun-engulf-earth-scientists.html

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M. Esseldeurs et al, The fate of Earth during the Sun's giant phases, Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202660576

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