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태양은 낮을 밝혀주고 지구의 기온을 적절하게 유지시켜준다
이것은 태양의 광도(Luminosity)때문이다
일상적으로 밝기와 동의어로 사용되는 광도는
엄밀하게는 어떤 천체의 초당 에너지 방출량을 의미한다
태양의 광도는 현재 안정되게 유지되고 있지만
갓-태양이 탄생한지 45억년째인 현재의 이야기일 뿐이다
남은 77억년간 커지고 뜨거워지고 밝아지다가
식어서 백색의 왜성이 될 예정이다
지금의 태양은 주계열성(Main sequence star)이다
이 상태가 별의 일생의 대부분을 차지하기 때문에 당연히 가장 흔하며
우주에 존재하는 별의 90퍼센트가 이 상태로서, 수소가 헬륨으로 핵융합하는 시기다
수소가 어느정도 소진되고 헬륨으로 바뀌면서 중심핵의 압력과 온도는 증가하게 되는데
이때문에 핵융합 반응은 시간이 지날수록 더 빨라진다
그 말은 곧 갈수록 온도와 광도가 증가한다는 의미다
핵에서 만들어진 빛은 플라즈마상태인 태양을 벗어나는데 수천년에서 천만년이 걸린다
빛의 진행방향이 바깥으로 곧장 나온다는 보장이 없으며, 수소핵에 흡수,방출되는 과정을 수없이 되풀이하며
이리저리 방향을 바꾼다. 술취한 사람이 무작위로 돌아다니는 것과 같은 상황이다.
이 과정에서 에너지도 잃게되어 생물에 치명적인 감마선이었던 빛이 자외선~적외선 수준으로 바뀐다
태양의 광도는 1억년에 1퍼센트씩 증가하고 있다
고로, 10억년 후에는 지금보다 광도가 10퍼센트정도 증가한다는 의미다
그다지 큰 변화같지않지만 지구에게는 치명적인 변화다
수온이 증가하면 물속의 이산화탄소,수증기가 빠져나와 온실효과를 증가시키고
온실효과때문에 더 많은 이산화탄소,수증기가 빠져나온다
대표적인 악순환의 예이다
수증기(H2O)가 자외선에 노출되면 결합이 깨져 수소와 산소로 분리되는데
수소는 쉽게 지구밖으로 탈출해버린다
수소가 있어야 물 분자를 만들수 있는데 수소가 없으니...
여튼 지금으로부터 10억년 후, 생명체는 없지만 지구는 아직 건재한 상태다
지금으로부터 약 55억년 후에는 핵의 수소가 모두 소진되고 주계열성으로서의 단계는 끝난다
그러나 핵의 수소가 소진됐다는 의미이지 핵 주변에있던 수소에 의해 수소핵융합반응이 계속된다
더이상 반응이 일어나지 않는 중심핵은 중력에 의해 수축해서 온도와 압력이 증가하는데
이것이 주계열성일 때 보다 훨씬 많은 양의 수소가 핵융합반응하도록 만들어서
72억년 후에는 광도가 2000배가 되고 부피가 1백만배가 된다
흔히말하는 적색거성이다
노란색이 현재의 태양 붉은색이 미래의 태양이라고 보면된다
크기가 커서 표면온도는 3천도정도로 오히려 지금보다 낮기때문에 붉은색을 띈다
반지름이 커져서 수성,금성은 태양 내부로 들어가게 되고 나중에는 지구궤도까지 다가오게된다
무리하게 크기가 커지니 태양 표면에 있던 물질들은 고마 중력을 탈출해버리고
75억년 후 현재 질량의 30퍼센트를 잃어버린다
태양의 질량이 줄어들면 중력도 작아진다
덕분에 행성의 궤도는 태양에서 조금씩 멀어지며 이때문에
수성,금성과 달리 지구는 태양내부로 먹히지 않는다
그러나 태양과 지구사이의 조석작용에 의해
결국은 지구도 태양 대기로 들어가게 된다는 계산결과도 있다
어찌됐든 지구가 용암덩어리가 되는 것은 피하기 힘들것같다
지금으로부터 76억년 후에는 수소핵융합이 멈추고
중심의 헬륨핵이 중력에 의해 한없이 압축된다
압력에 의해 중심온도기 1억도에 이르면 헬륨도 반응하기 시작하며
이제부터는 산소와 탄소가 생성되기 시작하여 1억년간 지속된다
지금으로부터 77억년 후 핵은 탄소와 산소로 가득차는데
탄소와 산소가 핵융합 할 정도의 온도가 되지는 못한다
그래서 바깥쪽에 있던 수소를 끌어모아 다시 한 번 수소~탄소,산소의 과정을 반복한다
마! 죽기전에 딲 한 번 적색거성이 되는셈이다
그리고는 끝내 사용하지 못한 수소와 헬륨은 흩뿌려져 '행성상 성운'을 이룬다
예를 들면,
고리성운(M57)
에스키모 성운(NGC 2392)
목걸이성운(PN G054.2-03.4)
등이 있다
가스를 흩뿌리고 남은 중심부는 지구보다 조금 더 큰 크기이며 질량은 현재의 반 정도인 "백색 왜성"이 된다
핵융합은 일어나지 않고 그저 뜨거운 덩어리가 영원히 식어갈뿐이다
요약
1. 지금부터 55억년 후까지 주계열성으로서 빛나며 광도는 1억년에 1퍼센트씩 증가한다
수십억년 후에는 지구가 생명이 살 수 없는 조건이된다
2. 55억년후부터 적색거성이 되며 광도는 2천배 부피는 1백만배가 된다
수성과 금성은 커진 태양의 내부로 들어가버리고 지구는 확실하지않다
3. 77억년후에는 백색왜성이 되고 흩뿌려진 가스가 행성상성운을 이룬다