행성의 미래는 기후 변화의 위협부터 세계 대전에 대한 걱정까지 생각하기 가장 편한 주제가 아닐 수도 있지만, 천문학자들에게는 외계 행성이라고 불리는 우리 태양계 밖의 먼 행성을 볼 때 고려해야 할 사항입니다.
외계 행성은 별과의 크기, 밀도, 궤도가 다르기 때문에 지구와 상당히 다를 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 때때로 연구자들은 지구와 유사하고 우리 행성의 미래가 어떤 모습일지 미리 엿볼 수 있는 외계 행성을 발견합니다.
최근 천문학자들이 4,000광년 떨어진 곳에 위치한 암석으로 이루어진 지구와 크기가 비슷한 행성을 발견했을 때 이런 일이 일어났습니다. 자세히 자연 천문학버클리 캘리포니아 대학의 연구원들은 하와이 마우나케아에 있는 WM Keck 천문대를 사용하여 KMT-2020-BLG-0414라는 별 시스템을 연구했습니다. 그곳에서 그들은 백색 왜성이라고 불리는 작은 별이 궤도를 도는 것을 발견했습니다. 지구에서 태양까지의 궤도 거리의 약 2배에 달하는 지구 크기의 행성입니다.
이 발견에서 흥미로운 점은 태양이 부풀어올라 적색 거성이 된 다음 수축하여 백색 왜성이 된 후, 지금부터 약 80억 년 후에 지구가 어떤 모습일지 나타낼 수 있다는 것입니다. 지구가 살아남는다면, 이다.
이번 연구의 주 저자인 케밍 장(Keming Zhang)은 “우리는 현재 지구가 60억 년 안에 적색 거성 태양에 의해 삼켜지는 것을 피할 수 있을지에 대한 합의가 이루어지지 않았다”고 말했습니다. “어쨌든 행성 지구는 앞으로 약 10억 년 동안만 사람이 살 수 있을 것이며, 그 시점에 지구의 바다는 적색 거인에게 삼켜질 위험이 있기 훨씬 전에 폭주하는 온실 효과에 의해 기화될 것입니다.”
지구의 미래
따라서 우리는 지구가 태양에 의해 삼켜지는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 어쨌든 그 시점에서 행성은 오래 전에 거주할 수 없을 것이기 때문입니다. 그러나 이는 수십억 년 후에 지구가 어떤 모습일 수 있는지에 대한 흥미로운 질문을 제기합니다.
이것이 불확실한 이유는 태양이 적색거성 단계에서 얼마나 커질지 정확히 불분명하기 때문입니다. 태양의 수명이 다하고 약 50억년 후에 핵융합 속도가 느려지면 결국 태양의 외부 껍질이 팽창하고 냉각되면서 더 커질 것입니다. 적색거성 단계에 들어서면 태양은 수성과 금성을 거의 확실히 삼켜버릴 것이지만, 지구에 도달할 것인지의 여부는 논쟁의 여지가 있습니다.
지구가 삼켜지지 않는다면 결국 태양은 다시 수축하여 백색왜성이라고 불리는 차가운 핵을 형성하게 될 것입니다. 그렇다면 지구가 아직 거기에 있다면 새로 발견된 이 행성처럼 보일 수도 있습니다.
UC 버클리의 동료 연구원인 제시카 루(Jessica Lu)는 “그(적색거성) 기간 동안 지구에서 생명체가 생존할 수 있는지 여부는 알려져 있지 않다. 그러나 확실히 가장 중요한 것은 지구가 적색거성이 될 때 태양에 의해 삼켜지지 않는다는 것”이라고 말했다. “케밍이 발견한 이 시스템은 모성의 적색거성 단계에서 살아남은 행성(아마도 원래 지구와 비슷한 궤도에 있었던 지구와 유사한 행성)의 예입니다.”
먼 별의 도움으로
별계 KMT-2020-BLG-0414에 대한 또 다른 흥미로운 요소는 훨씬 더 먼 별을 사용하여 발견된 방법입니다. 별을 연구하려면 망원경으로 별을 가리키기만 하면 된다고 생각할 수도 있는데, 실제로 일부 시스템은 그런 방식으로 연구됩니다.
그러나 매우 먼 시스템을 더 자세히 관찰하기 위해 천문학자들은 때때로 중력 렌즈라고 불리는 중력의 트릭을 활용합니다. 이러한 자연적 현상은 별, 은하 또는 심지어 은하단 전체와 같이 매우 무거운 물체가 시공간을 구부릴 정도로 강력한 중력을 가질 때 발생합니다. 이는 돋보기와 같은 효과를 만들어냅니다. 무거운 물체가 우리와 멀리 있는 물체 사이를 통과하면 먼 물체에서 나오는 빛이 확대되어 가까운 물체가 더 크고 자세히 보이도록 할 수 있습니다.
KMT-2020-BLG-0414 사건은 한국마이크로렌즈망원경네트워크에 의해 감지되었으며, 렌즈를 끼고 있는 별과 그 잠재적인 미래의 지구와 같은 행성이 은하수 내에 위치하고 있습니다. 이 별은 마이크로렌즈라고 불리는 현상을 통해 25,000광년 떨어진 더 먼 배경 별의 빛을 확대했습니다.
