태양, 지구에서 가장 가까운 별

 태양의 나이는 약46억년으로 분광형이 G2인 주계열성이다. 은하 중심으로부터는 약3만광년떨어져서 위치하며, 태양은 은하중심을 약2억5천만년에 한번씩 공전한다. 태양의 적도지름은 약140만km로 지구의 약109배이고, 질량은 1.99×10^30kg으로 지구의 약33만배이다.

 위와같이 수치가 다른 태양계 가족에 비해 어마어마하며, 예상할 수 있듯이 태양계의 질량을 99.9% 차지하면서 태양을 제외한 모든 행성의 질량에 비해 750배나 된다. 그러니 그랜드 크로스에 의해 지구가 멸명한다는 것은 너무나도 터무니 없는 말이다. 참고로 그랜드 크로스가 되면 내행성에 의해 달 인력의 약2%의 힘이 지구에 영향을 주는데, 이 정도의 작은 변화가 지구의 운명을 좌지우지할지는 이 글을 읽는 사람들에게 맡기겠다.

 태양의 중심에는 무슨 일이 일어나고 있을까? 태양의 중심 온도 1500만도이고, 매초 6억 톤의 수소 원자핵이 헬륨 원자핵으로 전환이 되는 핵융합반응이 일어나고 있다. 그리고 이때 발생하는 질량차에 의해 빛이 발생하며, 이 빛은 태양 표면까지 도달하는데 100만년 정도가 걸린다. 빛이 1초에 지구 7바퀴 반을 도는 점을 생각해보면 광자의 평균자유행정거리(mean free path)가 얼마나 짧은지 알 수 있다.

 태양과 가장 관련있는 천문학자는 독일의 프라운호퍼(Joseph von Fraunhofer:1787~1826)로 혼자서 별들의 스펙트럼을 연구한 사람으로 태양의 스펙트럼에서 324개의 검은색 흡수선을 발견했다. 그리고 이 선을 '프라운호퍼 선'이라고 한다. 이 스펙트럼을 이용하여 태양 대기에 어떤 원소가 어느정도 포함되어있는지 알 수 있다. 그럼 태양은 중심에서 수소 원자핵으로 헬륨 원자핵을 만들고 있는데, 어떻게 프라운호퍼 선처럼 다양하고 무거운 원소가 관측 되는 것일까? 이유는 간단하다. 태양은 우주 초기에 생성되지 않고 다양한 원소를 포함하는 성간구름 속에서 탄생되었기 때문이다. 참고로 우주의 나이는 약137억년으로 태양의 나이인 약46억년의 3배이다.

 

 태양은 앞으로 몇 년을 살수있을까? 아니, 태양의 분광형은 G2이니 언제 행성상 성운이 되면서 백색왜성이 될까? 우선, 별은 무엇에 의존하여 수명이 결정될까? 그것은 질량이다. 별은 질량에 강력히 의존되면서 진화를 한다. 초기 질량이 거의 대부분의 진화 경로를 결정하고, 주계열 이후 진화과정에서 항성풍등으로 인한 질량손실 역시 진화 경로를 결정한다.

 태양의 백색왜성까지의 수명은 약100억년정도로 예상된다. 현재 태양의 나이는 약46억년이니 사람으로 따지면 불혹을 지난 상태라고 할 수 있겠다. 그리고 좀 더 태양의 진화 시나리오를 가시화하면 아래와 같다.