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지금 이 순간에도 수많은 별이 만들어지고 사라지듯, 태양 역시 언젠가는 사라질 것이다. 과학자들은 밤하늘에서 탄생의 순간을 맞는 별부터 죽음을 맞이하는 별까지 다양한 별들을 관측하며, 태양은 언제 어떤 과정을 거쳐 사라질지 추정해왔다.
태양은 질량이 작은 3세대 별인 덕분에 수명이 길다. 46억 년 전에 탄생했으나, 그보다 훨씬 더 긴 시간 동안 우주에 존재해 있을 것이다. 물론 그때까지 지구에 생명체가 존속할 수 있는 건 아니다. 태양은 가지고 있던 수소를 거의 다 태우고 나면, 남아있는 연료를 태우면서 더 뜨거워진다. 10억 년 후 태양이 지금보다 11% 더 밝아지면 지구 표면은 가열돼 모든 육상 생명체는 전멸할 것이다. 바닷물은 차츰 증발해 바닥을 드러내 고, 결국 지구의 모든 생명체가 절멸하게 된다.
수십억 년 뒤 태양은 적색거성과 백색왜성으로 진화하며 태양을 이루고 있는 절반 이상의 물질을 우주에 흩뿌리고, 이 물질들은 다시 우주에 태어날 별의 재료가 될 것이다.
이런 ‘평화로운’ 시나리오 대신 갑작스런 사고로 태양이 사라져버릴 가능성도 있다. 태양이 우리은하를 공전하다가 은하 중심부로 향할 수도 있고, 아니면 튕겨져 나갈 수도 있으며, 은하 원반의 위아래로 진동하다가 원반면에 있는 가스들에 이끌려 은하를 공전하는 궤도가 바뀔 수도 있다.
한 단계만 더 넓혀보면 우리은하의 존재도 영원을 장담할 수 없다. 우리은하에 이웃한 안드로메다 은하는 초속 120km로 우리은하를 향해 접근하고 있다. 이 속도면 약 45억 년 뒤 우리은하와 충돌할 것이다. 두 은하가 만나면 결국 하나의 은하로 합쳐질 가능성이 농후하다.
천체들은 이렇게 끝이 있기 마련인데, 과연 우주도 그 끝이 있을까. 우주는 빅뱅 이후 계속 팽창했다. 팽창하는 속도는 오르내렸지만 지속적으로 팽창했다는 건 자명한 사실이다. 이에 따라 우주의 온도는 빅뱅 직후 1032K에서 현재 2.7K까지 떨어졌다. 게다가 현재 우주는 팽창하는 속도가 점점 빨라지는 가속팽창을 하며 모든 입자들이 얼어붙는 0K(절대영도)을 향해 다가가고 있다.
다만 앞으로도 계속 팽창을 할지는 미지수다. 오히려 우주가 수축할 수도 있다. 이를 결정할 중요한 요소는 바로 우주의 대부분을 차지하고 있는 암흑물질과 암흑에너지다.
우주에는 표준모형으로 설명할 수 있는 물질이 단 5%뿐이다. 나머지는 약 27%의 암흑물질과 68%의 암흑에너지로 채워져 있다. 암흑물질과 암흑에너지는 무엇인지 전혀 모른다는 의미에서 암흑(dark)이라는 단어가 공통적으로 쓰일 뿐, 우주에서는 정반대의 작용을 한다. 암흑물질은 우리가 아는 보통의 물질처럼 중력을 갖고 있어서 물질 간에 서로 끌어당긴다. 반대로 암흑에너지는 척력을 통해 물질들을 밀어낸다.
과학자들은 우주가 팽창할지 수축할지는 이 둘, 그 중에서도 특히 암흑에너지에 달려 있다고 본다. 그리고 크게 세 가지 가설을 얘기한다.
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