마감이 뭔지도 모르고 덜컥 투입된 토끼와 거북이 인턴기자!

보다 못한 병아리 선배가 어과동 마감 비법을 알려 준대요. 알고 보니 마감 과정이 태양의 탄생 과정과 판박이라는데요?

 

 

 

[통합과학 개념 이해하기]

차가운 구름에서 태양이 탄생하기까지

매일 동쪽 하늘에서 떠서 서쪽 하늘로 지는 태양! 태양은 아주 오래전부터 지금 모습 그대로 있었을 것 같지만, 약 46억 년 전에는 스스로 빛을 내지 못하는 건 물론 차갑고 어두운 거대한 가스와 먼지구름 속에 있었어요. 가스와 먼지는 어떻게 태양계를 밝히는 태양이 됐을까요? 태양의 시작은 주로 수소와 헬륨 등의 가스와 먼지로 이뤄진 거대한 분자 구름이었어요. 분자 구름의 온도는 영하 260℃ 정도로 매우 낮았어요. 분자 구름 안에는 주변보다 가스나 먼지가 많이 모인 곳이 있었어요. 물질이 많이 모인 곳일수록 서로 끌어당기는 힘인 중력이 강했지요. 분자 구름 속 가스에는 중력에 맞서 바깥으로 퍼지려는 압력도 함께 작용했어요. 처음에는 중력과 압력이 균형을 이뤘어요. 특정한 곳에 가스와 먼지가 점점 많이 모이면 중력이 강해져요. 중력이 압력보다 강해지는 순간 가스와 먼지가 서로 끌어당기며 분자 구름의 중심으로 모이기 시작해요. 분자 구름은 원래 조금씩 회전하고 있었어요. 구름이 작아지면서 회전 속도가 빨라졌고, 중심 주변의 물질은 점차 납작한 원반 모양으로 퍼졌어요. 세면대의 물이 배수구 주변을 돌면서 안쪽으로 빨려 들어가는 모습과 비슷했지요. 원반 중심에는 물질이 집중되면서 어린 태양인 ‘원시 태양’이 만들어졌어요. 주변의 가스와 먼지는 원시 태양의 중력에 이끌려 계속 모여들었죠. 원시 태양도 중력 때문에 수축하면서 중심부의 밀도는 점점 빽빽해지고 온도는 높아졌습니다. 중심부 온도가 약 1000만 K(켈빈)●에 이르자 수소 원자핵이 결합해 헬륨을 만드는 ‘핵융합’ 반응이 시작됐어요. 핵융합으로 많은 에너지가 나오면서 원시 태양의 내부는 매우 뜨거워졌어요. 뜨거운 내부의 압력이 안쪽으로 끌어당기는 중력과 균형을 이루면 원시 태양은 안정적으로 빛을 내는 별이 됩니다. 이렇게 만들어진 별이 오늘날 우리가 아는 태양이에요. 약 46억 년 전에 탄생한 태양은 지금도 중심부에서 수소 핵융합 반응을 이어가고 있어요. 핵융합 반응에서 막대한 에너지와 열이 나와요. 태양에서 나오는 빛과 열은 지구의 기후와 생명 활동에 꼭 필요한 에너지를 공급하지요. 하지만 핵융합에 쓰이는 중심부의 수소는 무한하지 않아요. 과학자는 태양이 지금과 비슷하게 약 50억 년 더 빛날 것으로 예상해요. 이후 중심부의 수소가 바닥나면 중심부를 둘러싼 층에서 핵융합이 일어나요. 태양은 지금보다 훨씬 크게 부풀고 표면 온도가 낮아져 붉게 빛나는 ‘적색거성’으로 변할 거예요.

 

1. 우주 공간에 수소와 헬륨 등의 가스와 먼지가 모인 거대한 분자 구름이 있어요.

 

2. 중력이 강해지면서 분자 구름 속 가스와 먼지가 중심으로 모여들어요. 구름은 점점 작아지고 빠르게 돌면서 원반 모양이 됩니다.

 

3. 원반 중심에 어린 태양인 원시 태양이 만들어져요. 원시 태양이 수축하면서 중심부의 온도와 밀도가 점점 높아져요.

4. 중심부 온도가 약 1000만 K에 이르면 수소 원자핵이 결합해 헬륨을 만드는 핵융합 반응이 시작돼요.

5. 뜨거운 내부의 압력과 중력이 균형을 이루면서 안정적으로 빛을 내는 태양이 탄생해요. 태양은 약 46억 년 동안 핵융합을 이어오고 있어요.

 

[통합과학 넓히기]

태양 폭풍 도착 시각, 30분 안에 맞혔다!

 

NASA/SDO

NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab / 유튜브 채널 <NASA Goddard> 영상 캡처

펀치 임무에 쓰이는 소형 위성 4대가 지구 근처를 돌며 주변을 촬영해요.

 

우리는 일기예보를 보고 비나 태풍에 대비해요. 천문학자는 지구에서 약 1억 5000만 km 떨어진 태양에서 날아오는 거대한 폭풍의 도착 시각도 예측합니다. 최근에는 태양에서 출발한 폭풍이 언제 지구에 닿을지 30분 이내의 차이로 맞히는 데 성공했어요. 2026년 8월 4일 미국항공우주국(NASA)은 태양에서 나온 물질이 지구에 도착하는 시간을 기존보다 훨씬 정확하게 예측한 첫 시험 결과를 공개했어요. 태양에서는 때때로 엄청난 양의 플라스마와 자기장이 우주로 뿜어져 나와요. 플라스마는 원자에서 전자가 떨어져 나와 따로 움직이는 상태예요. 태양에서 나온 물질이 지구를 향해 날아오면 지구 주변의 자기장을 크게 흔들어 태양 폭풍을 일으킬 수 있어요. 태양 폭풍은 GPS와 통신, 인공위성, 전력망 등에 좋지 않은 영향을 줄 수 있어요. 우주비행사가 많은 양의 방사선에 노출될 위험도 커지지요. 그래서 태양에서 나온 물질이 지구에 언제 도착할지 미리 알아내는 일이 중요해요. 기존에는 태양에서 나온 물질이 지구까지 오는 과정을 계속 지켜보기 어려웠어요. 기존 장비로는 태양과 지구 사이 거리의 약 5분의 1을 이동할 때까지만 비교적 뚜렷하게 추적할 수 있었기 때문이에요. 이후 움직임은 관측 자료를 바탕으로 계산해야 했어요. 기존 예보는 도착 시각을 약 5시간 범위로 제시했어요. NASA는 태양에서 나온 물질을 더 오래 추적하기 위해 2025년 ‘펀치(PUNCH)’를 발사했어요. 펀치는 지구 저궤도를 도는 소형 위성 4대로 이뤄진 관측 시스템이에요. 넓은 범위를 관측해 태양에서 나온 물질이 지구 가까이 올 때까지 추적할 수 있어요. 약 4분마다 새로운 영상도 얻을 수 있지요. 연구팀은 2025년 5월 31일 태양에서 출발한 태양 폭풍을 시험 대상으로 삼았어요. 펀치가 촬영한 영상을 이용해 지구에 도착할 시간을 얼마나 정확하게 예측할 수 있는지 알아본 거예요. 연구팀은 펀치 영상을 컴퓨터 모델에 넣어 태양 폭풍의 맨 앞부분이 움직이는 모습을 분석했어요. 폭풍의 속도와 모양을 바탕으로 지구에 도착할 시간을 계산했지요. 그 결과 태양 폭풍이 6월 1일 오전 5시~5시 30분 사이에 지구에 닿을 거라고 예측했어요. 실제 도착 시각과의 차이는 30분 이내였어요. 기존 방식보다 약 10배 정확한 결과였지요. 아직 한 번의 시험에서 얻은 결과라 더 많은 태양 폭풍을 분석해야 해요. 펀치 연구책임자인 크레이그 디포리스트 미국 사우스웨스트연구소 연구원은 “태양 폭풍이 태양에서 지구 가까이까지 이동하는 모습을 계속 추적할 수 있어 예측 정확도가 크게 높아졌다”고 설명했어요. 

 

 

●K(켈빈): 온도를 나타내는 단위예요. 자연에서 가능한 가장 낮은 온도인 절대 0도를 0K으로 정했어요. 0K은 약 영하 273.15℃예요.