[사이언스카페] 50억년 후 지구, 태양에 이렇게 삼켜집니다

지구서 1만3000광년 독수리자리, 태양 같은 별이 행성 집어삼키며 팽창하다 100일간 폭발 첫 관측

핵 내부 수소 융합이 끝나고 크기가 급격히 팽창한 별이 주변 행성을 집어삼키는 모습을 그린 가상도. 지구에서 약 1만3000광년 떨어진 곳에서 태양과 같은 별이 주위를 도는 행성을 삼키는 모습이 처음으로 관측됐다. 별의 질량은 태양의 약 0.8-1.5배, 삼켜진 행성의 질량은 목성의 1~10배로 추정된다. /NSF

지구에서 약 1만3000광년(1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어진 곳에서 태양과 같은 별이 주위를 도는 행성을 집어삼키는 모습이 처음으로 포착됐다. 50억년 후 지구가 태양에 삼켜지는 최후의 모습을 예고편으로 본 셈이다.

미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드대, 캘리포니아공대 공동 연구진은 4일 국제 학술지 ‘네이처’에 발표한 논문에서 “1만3000광년 떨어진 독수리 자리 근처에서 단 10일 동안 100배 이상 밝아졌다가 100일에 거쳐 사그라드는 별의 폭발을 관측했다”고 밝혔다. 수명이 다해가는 별이 주변 행성을 집어삼키면서 일어난 폭발을 목격한 것이다. 2020년 5월 처음 관측된 이 별은 ‘ZTF SLRN-2020′으로 명명됐다.

태양과 같은 별은 뜨겁고 밀도가 높은 핵에서 수소가 헬륨으로 융합된다. 이 과정에서 발생하는 엄청난 양의 에너지가 별 바깥 부분의 물질을 내부로 끌어당기는 중력을 상쇄하면서 별의 형태가 유지된다. 시간이 지나 중심핵의 수소가 고갈되면 핵 수축과 온도 증가로 이어지고 핵 바깥에서도 수소 융합반응이 일어난다. 이 과정에서 에너지가 중력보다 더 커지면 별은 급격히 팽창하게 된다. 별의 생애 주기 가운데 ‘적색 거성’ 단계다.

연구진은 별이 행성을 집어삼키면서 폭발하는 순간을 관측했다. 연구진은 “별이 수명을 다할 때 원래 크기의 100~1000배까지 팽창할 수 있음을 확인했다”고 했다. 연구진은 이때 방출된 물질과 먼지로 별과 행성의 질량을 추정했다. 별은 태양의 0.8~1.5배, 삼켜진 행성은 목성의 1~10배로 추정된다.

이번 연구는 행성의 진화와 최후를 규명하는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대를 모은다. 연구진은 “이것이 지구의 궁극적인 운명”이라며 “우리는 지금으로부터 50억년 후 지구가 겪게 될 일을 실제로 보고 있다”라고 말했다. 지구도 50억년 후 수명이 다해 팽창하면서 적색 거성이 될 태양에 빨려 들어가 최후를 맞이할 운명이라는 것이다.