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어린이과학동아 편집부에서 토론의 장이 열렸어요. 편집부 기자들은 태양계가 어떻게 탄생했는지에 대해 의견이 팽팽하게 나뉘었어요. 태양계는 과연 어떻게 생겨난 걸까요?

 

 

 

 

태양계는 태양을 중심으로 그 주위를 도는 천체들이 모인 집단이에요. 중심에는 별인 태양이 있고, 태양에서 가장 가까운 행성은 수성, 가장 먼 행성은 해왕성이에요. 지구도 태양계의 행성 중 하나입니다.

약 130억 년 전 우주에 떠 있던 성운이라는 거대한 가스와 먼지구름 속에서 태양이 탄생하면서 태양계가 만들어졌어요. 성운에는 에너지가 크지 않은 별들과 여러 물질이 섞여 있었는데, 이 물질들이 점차 모여들어 아주 크고 무거운 별이 되었어요. 그 별이 죽는 순간, 초신성 폭발이라는 거대한 폭발이 일어났답니다.

초신성 폭발로 생긴 충격은 성운의 밀도를 고르지 않게 했어요. 밀도는 공간 안의 물질이 빽빽한 정도로, 성운 안에서 밀도가 높은 부분이 수축하고 회전하면서 태양계 성운이 생겼지요. 

태양계 성운이 수축하는 영역에서 온도와 밀도가 계속 높아지면서 태양이 새롭게 생겼고, 태양 주변에 있는 물질이 퍼져 나가서 납작한 원반이 만들어졌어요. 원반은 별 주변에 가스나 먼지가 납작하고 둥근 모양으로 퍼져 있는 것이에요.

그 뒤, 생긴 지 얼마 안 된 태양의 중심 부분에서 온도가 더욱 높아졌고, 수소 핵융합 반응이 시작됐어요. 수소 핵융합 반응은 가벼운 수소 원자들이 서로 합쳐져 헬륨이라는 무거운 원자가 되는 과정으로, 강한 빛과 열이 나와요. 오늘날 태양이 빛나고 뜨거운 이유가 바로 이 반응 덕분이에요. 

이 반응과 동시에 원반을 이루던 입자들이 뭉치거나 충돌하면서 미행성체들이 나타났어요. 미행성체는 태양계가 형성될 때 존재했던 작은 천체들입니다. 태양 주변을 돌던 미행성체들이 서로 충돌하고 합쳐지면서 오늘날 태양계 행성들이 만들어졌답니다.

 

 

 

 

 

2025년 4월, 헝가리 부다페스트 콘콜리천문대의 헝가리 과학 아카데미 천문 및 지구 과학 연구 센터가 중심이 된 국제 연구팀이 초기 태양계와 비슷한 상황에 놓인 별을 발견한 결과를 공개했어요. 지구로부터 500광년이 떨어진 이 별은 비교적 최근에 생긴 별 ‘HD 144432’입니다. 1광년은 물질이 전혀 존재하지 않는 공간인 진공에서 빛이 1년 동안 움직인 거리를 말해요. 500광년은 태양에서 지구까지 거리보다 6300배나 멀어요.

연구팀은 먼저 유럽남방천문대의 초거대 망원경 간섭계를 통해 수집한 데이터로 HD 144432를 발견했어요. 초거대 망원경 간섭계는 여러 개의 망원경을 연결해서 하나의 거대한 망원경 효과를 내는 장치입니다. 초거대 망원경 간섭계를 이용하면 별을 이루는 입자들 사이의 거리, 구성 물질을 알아낼 수 있어요. 

HD 144432 주변에는 원반 모양으로 우주 먼지와 가스가 쌓여 있었어요. 원반을 자세히 살펴보면, 3개의 고리 모양을 구분할 수 있었습니다. 분석 결과 각각의 고리가 뭉쳐진 영역은 지구가 있는 태양계에서 태양으로부터 암석형 행성들이 떨어져 있는 위치와 비슷했어요. 암석형 행성은 표면이 딱딱한 암석과 금속 등으로 이뤄진 행성이에요. 수성과 금성, 지구, 화성이 대표적이지요. 

HD 144432를 태양이라고 생각하고 이 고리들을 태양계와 비교하면, HD 144432의 가장 안쪽 고리는 수성 궤도와 비슷했어요. 두 번째 고리는 화성 궤도에 가까운 위치에, 세 번째 고리는 목성 궤도에 있었지요. 연구팀은 태양계에서 태양을 중심으로 행성들이 공전하는 것처럼  HD 144432를 중심으로 고리 주변을 도는 행성이 2개 있을 수 있다고 추정했어요.  

연구팀은 또 각각의 고리에 퍼져 있는 먼지의 성분을 분석했어요. 그 결과, 지구의 지각과 맨틀을 구성하는 규산염과 광물을 발견했습니다. 지구의 핵을 구성하는 철 성분도 찾을 수 있었지요. 모두 암석형 행성에 풍부한 성분들이었어요.

이번 연구는 별의 고리에서 지구 같은 암석형 행성이 생길 수 있는 환경이 만들어진 사례를 보여줘요. 연구팀은 “HD 144432의 고리들을 보니 45억 년 전 지구와 같은 암석형 행성이 생기는 환경과 비슷했다”고 설명했습니다. 특히 “태양계 외에 있는 별의 원반에서 철이 발견된 건 이번이 처음”이라고 전했답니다.