태양계의 종말은 생각보다 더 빨리 일어날 수 있습니다.

이 세상에서 영원한 것은 아무것도 없습니다.

지구에 살고 있는 생명들 뿐만 아니라 지구 자체도 언젠가는 죽게 되죠.

뿐만 아니라 지구가 속해 있는 거대한 태양계도 결국엔 종말을 맞이하게 될 겁니다.

그렇다면 태양계가 종말을 맞이하게 될 시기는 과연 언제쯤이 될까요?

과학자들은 최근의 연구를 통해, 태양계의 종말이 생각보다 더 빨리 일어날 것이라고 예측했습니다.

 

 

언젠가 태양은 상당량의 질량을 우주로 방출하고 백색 왜성이 됩니다.

그리고 약 수백 억 년 동안 서서히 줄어들어 어두운 바위와 같은 흑색 왜성으로 변해 가겠죠.

하지만 태양계의 다른 천체들은 태양보다 훨씬 더 이전에 모두 태양계에서 사라지게 될 겁니다.

많은 천문학자들과 물리학자들은 오래전부터 우리 태양계의 운명에 대해서 연구해오고 있는데요.

사실 태양계의 안정성에 대한 연구는 뉴턴의 시대까지 거슬러 올라갑니다.

뉴턴은 천체들 간의 상호 작용이 결국 태양계 전체를 불안정하게 만들 것이라고 예측했었습니다.

하지만 천체들 간의 상호 작용에 대한 연구는 현재의 기술로도 그렇게 쉽지가 않은데요.

우리 태양계에는 서로 상호 작용하며 움직이는 천체들이 너무 많아서 경우의 수도 비례해서 많아지기 때문입니다.

즉, 어떠한 행성이 미래의 어느 시점에 정확히 어느 위치에 있게 될지 예측하기 어렵다는 얘기죠.

이러한 문제를 가르켜 다체 문제(n-body problem)라고 합니다.

이러한 복잡성 때문에 먼 미래의 태양계의 운명을 예측하는 일은 더더욱 어려운 일이라고 할 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 과학자들은 태양계의 미래를 예측하기 위해 오래전 부터 노력해 왔습니다.

과학자들은 태양계가 약 100경 년(10^18)에 걸쳐 서서히 무너지게 될 것이라고 20년 전에 예측했었는데요.

(science.sciencemag.org/content/283/5409/1877)

하지만 당시의 계산에는 몇 가지 중요한 사항이 빠져 있었습니다.

그 첫 번째는 바로 태양입니다.

약 50억년 후에 태양은 적색 거성으로 변하게 되어 수성, 금성, 지구를 차례대로 덮치게 됩니다.

(지구는 예전부터 논란이 있으나, 최근의 논문에서는 지구까지 덮치게 될 것으로 계산되었음)

그리고 시간이 더 지나게 되면 태양은 자신이 가진 질량의 절반 정도를 우주로 방출하고 결국 백색 왜성이 되죠.

이러한 질량의 손실은 화성과 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 붙잡고 있던 힘을 약해지게 만듭니다.

두 번째는, 태양계가 은하 중심을 공전하는 과정에서 다른 별들과 주기적으로 가까워질 수 있다는 겁니다.

실제로 먼 옛날에는 숄츠의 별(WISE J072003.20−084651.2)이 우리 태양계 안쪽까지 들어왔던 적이 있었고, 글리제 710이라는 별은 지금도 우리 태양계 쪽으로 계속 다가오고 있습니다.

오랜 시간 태양계 내의 행성들이 외부 별들의 영향을 반복적으로 받게 된다면, 태양계 내의 행성들은 필연적으로 불안정해질 수 밖에 없습니다.

이렇게 두 가지의 조건, 즉 태양의 중력이 약해지고 외부의 별에 영향을 받게 된다는 점이 과거의 연구에서는 누락되어 있었던 겁니다.

이번에 과학자들은 이러한 조건을 모두 적용하여 시뮬레이션을 반복해서 진행했는데요.

놀랍게도 모든 시뮬레이션 결과는 항상 동일한 미래를 가르키고 있었습니다.

태양이 백색 왜성이 된 이후 태양계 바깥쪽 행성들의 궤도는 점점 더 커지게 되었습니다.

이렇게 과도하게 확장된 궤도는 다른 별에 의한 중력적인 영향을 더 크게 받게 되는 악순환을 겪게 되었죠.

그리고 약 300억 년 정도가 지나자, 외계 별들의 영향으로 인해 태양계 외행성들의 궤도는 뒤엉키게 되었습니다.

결국 얼마 지나지 않아 화성을 제외한 모든 행성들이 궤도를 벗어나 태양계에서 이탈하게 되었습니다.

(300억년 ~ 500억년 사이)

화성은 태양에서 가까워서 외부의 영향을 가장 적게 받을 수 있었고, 이로 인해 끝까지 살아남을 수 있었는데요.

하지만 화성도 약 500억년 정도 태양 옆에서 더 머물다가, 약 1000억년 정도가 지나자 결국 태양계에서 이탈하게 되었습니다.

결과적으로 태양이 백색 왜성이 되고나서 약 1000억 년이 지나자 태양계는 더이상 존재하지 않게 되었습니다.

이러한 결과는 약 20년 전에 예측된 100경 년 보다 훨씬 더 앞당겨진 시간입니다.

우주의 관점에서 봤을 때 "이제 곧' 이라고 말해도 좋을 정도로 태양계의 종말이 엄청나게 앞당겨 진 거죠.

물론 이러한 연구 결과가 당장 우리의 삶에 어떠한 영향을 주는 것은 아닙니다.

"이게 나랑 무슨 상관이야?" 또는 "이게 무슨 의미가 있어?"라고 생각하는 사람도 분명히 있을 겁니다.

하지만 뉴튼을 비롯한 많은 과학자들은 오래전부터 우리 태양계의 미래에 대해서 늘 궁금해 했었습니다.

이러한 연구를 통해 태양계 내의 다양한 규칙을 발견하는 것 이외에도, 억겁의 시간을 뛰어넘어 미래를 내다보는 일 그 자체만으로도 과학자들은 충분히 매력을 느끼고 있는 것 같습니다.

암튼, 먼 미래에는 태양계를 떠난 우리의 후손이 우주 저 멀리에서 태양계의 마지막을 지켜보고 있을지도 모르겠습니다.

 

 

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