(Images of the area of the microlensing event, indicated by perpendicular white lines, years before the event (a), shortly after peak magnification of the background star in 2020 (b) and in 2023 after its disappearance (c). The planetary system with a white dwarf, an Earth-like planet and a brown dwarf cannot be seen; the point of light in (c) is from the background source star that is no longer magnified. Credit: OGLE, CFHT, Keck Observatory)
영원히 빛날 것 같은 태양도 50억 년 후 핵연료가 고갈되기 시작하면 거대한 적색거성으로 부풀어 오르면서 지금보다 지름이 수백배 커지게 됩니다. 이 단계에서 주변에 있는 수성이나 금성은 아마도 태양 안으로 흡수될 것으로 예상됩니다. 애매한 위치에 있는 지구의 운명에 대해서는 과학자들 사이에서도 의견이 갈리고 있는데, 아마도 생존할 가능성이 높다는 연구 결과가 나왔습니다.
캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스의 케밍 장 (Keming Zhang, a former doctoral student at the University of California, Berkeley)과 동료들은 2020년 관측된 마이크로 중력 렌즈 이벤트인 KMT-2020-BLG-0414를 연구했습니다. 이 마이크로 중력 렌즈는 남반구에 있는 한국 마이크로렌징 망원경 네트워크 (Korea Microlensing Telescope Network)가 포착한 것으로 지구에서 25,000광년 떨어진 별의 빛이 4,000광년 떨어진 천체의 중력에 의해 갑자기 밝아진 사건입니다.
이를 분석한 결과 대략 태양 질량의 절반 정도 되는 천체 주변에 지구 정도 질량을 지닌 천체가 지구 태양 거리의 1--2배 정도 거리에 있고 그보다 먼 곳에 목성 질량의 17배 정도 되는 갈색왜성이 공전하고 있다는 결론을 얻었습니다. 연구팀은 2023년에 이곳을 다시 10m 구경의 켁 망원경으로 관측해서 별이 보이지 않는다는 것을 확인했습니다. 이 사건은 실제로 중력 렌즈로 인한 것이고 여기에는 별이 없다는 것을 다시 확인한 것입니다.
질량으로 봤을 때 보이지 않는 천체의 정체는 백색왜성으로 볼 수 있습니다. 태양 같은 별이 적색거성 단계를 거치면서 가스를 잃고 최종적으로 남게 되는 백색왜성은 우리 태양도 피할 수 없는 운명입니다. 그런데 지구 만한 천체가 현재 지구 궤도의 두 배 안쪽 궤도에 살아남았다는 것은 지구도 살아남을 가능성이 높다는 점을 시사합니다.
(A video depicting one possible fate for Earth when the Sun expands into a red giant. If the red giant sheds its mass quickly enough to allow Earth to migrate to a wider orbit, it will escape being engulfed by the expanding surface of the red giant, eventually settling into an orbit about twice its current size. In the process, however, it will be heated to a lava planet, becoming uninhabitable long before the red giant becomes a white dwarf. Scientists have found one example of an Earth-like planet that escaped destruction and now orbits a white dwarf, showing that it is possible. Credit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko)
아마도 이 백색왜성은 본래 태양과 비슷한 질량을 지닌 별이었으나 적색거성이 되면서 많은 가스를 잃고 태양 질량의 절반 정도되는 백색왜성이 됐을 것입니다. 그리고 그 과정에서 행성의 궤도는 더 멀어져서 지금의 위치로 이동했을 것입니다. 지구 역시 생존하게 된다면 지금보다 궤도가 더 먼 곳으로 이동하게 됩니다.
하지만 그것과 관계 없이 이미 한참 전에 지구는 생명체가 존재할 수 없는 행성이 됩니다. 태양이 수명이 다해갈수록 점점 뜨거워져 10억 년 정도 후에는 바다가 증발하고 온실효과가 폭주하면서 금성과 닮은 환경이 될 것이기 때문입니다. 마지막 순간에는 태양에 상당히 가까워져 뜨거운 용암 행성이 될 가능성도 있습니다. 하지만 그 이후에는 절대 영도에 가까운 차가운 온도에서 영겁의 세월을 보내게 될 것입니다.
지금 과학자들이 포착한 행성 역시 한 때는 생명체가 살았을지도 모르고 문명을 이룬 외계인이 있었을지도 모를 일일입니다. 그리고 먼 훗날 지구도 같은 운명이 될 가능성이 높습니다.
참고
https://phys.org/news/2024-09-earth-planet-dead-sun-ultimate.html
An Earth-Mass Planet and a Brown Dwarf in Orbit Around a White Dwarf, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02375-9 , www.nature.com/articles/s41550-024-02375-9 On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2409.02157
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