태양계의 형성 과정

태양계(Solar system)는 초신성이 폭발하면서 만들어진 거대한 성운에서 생성된 것이 여러 학설 중 가장 타당한 것으로 받아들여지고 있는데요, 형성된 시점은 약 50억년 전으로 추정하고 있습니다. 지난번에 아래와 같이 별의 진화 과정에 대해서 작성한 바 있는데, 이는 태양계가 형성되는 과정에서 태양이 어떻게 생성되고 성장하였는지 함께 확인하면 좋을 듯합니다. 그리고 이번에는 태양계의 형성 과정에 대해서 정리를 해보겠습니다.

2023.12.19 - [과학] - 별의 진화 과정

별의 진화 과정

 

태양계의 형성 과정

태양계는 태양계 성운이 형성된 이후에 성운의 수축이 일어나고 원시 태양과 원시 원반이 형성된 다음, 미행성체가 형성되고 이후 원시 태양과 태양계가 형성되었습니다. 이 전체 과정에 대해서 단계별로 정리를 해보죠.

 

태양계 성운의 형성 → 성운의 수축 → 원시 태양과 원시 원반의 형성 → 미행성체의 형성 → 원시 태양과 태양계의 형성

 

태양계의 형성 과정, 이미지 출처: phy.olemiss.edu

 

1. 태양계 성운의 형성

 

우리 은하(Galaxy)는 지구에서 관측할 때 원반의 옆면을 보는 것처럼 보이지만, 위나 아래에서 보았을 때 나선 모양일 것으로 추정되고 있습니다. 우리 은하의 나선팔에 있던 성운 주변에서 초신성 폭발이 발생하였는데, 이때 성간 물질들이 밀집되어 마치 구름처럼 보이는 성운의 내부 물질들이 안정된 상태에서 이 폭발로 인해 크게 흔들리게 됩니다. 이렇게 되면 성운 내부에 어떤 곳은 조밀하고 또 성긴 곳이 생기면서 내부의 밀도가 불균일해지겠죠. 이렇게 태양계 성운이 형성이 되었습니다.

 

2. 성운의 수축

 

밀도의 불균일이 발생하였으므로 태양계 성운은 밀도가 큰 부분에서 중력 수축이 일어나게 됩니다. 그리고 서서히 성운의 회전이 시작됩니다.

 

3. 원시 태양과 원시 원반의 형성

 

회전하는 성운의 수축으로 인해 성운 중심부 온도가 높아지기 시작하고 밀도 역시 점점 커지게 되면서 원시 태양(protostar)이 형성되었습니다. 그리고, 원시 태양의 바깥쪽은 회전이 더욱 빨라지게 되면서 납작한 원반 모양이 되는데 이를 원시 원반(accretion disk)이라고 합니다.

 

4. 미행성체의 형성

 

원시 태양의 중심부는 중력 수축으로 인해 온도가 높아진 상태가 지속됩니다. 그리고 원시 원반은 회전을 거듭하면서 여러 개의 커다란 고리를 형성하게 되는데요, 각 고리에서 가스와 먼지들이 서로 끌어당기고 뭉치게 되면서 미행성체(protoplanetary)가 형성됩니다. 여기서 미행성체라고 하는 것은 태양계의 형성 초기에 만들어진 작은 천체를 뜻합니다.

 

5. 원시 태양과 태양계의 형성

 

원시 태양은 글의 위에도 링크를 달아둔 별의 진화 과정을 거치게 됩니다. 원시 태양의 중심부에서 수소 핵융합 반응이 일어나면서 주계열성인 태양이 된 것이죠. 그리고 미행성체는 서로 충돌하면서 원시 행성이 되고 성장을 지속하여 행성이 됩니다. 행성이 될 때 남은 가스와 먼지들은 태양으로부터 오는 태양풍에 의해 태양계 바깥으로 밀려나게 되면서 태양계가 형성이 됩니다. 참고로 태양풍(Solar wind)은 태양의 표면과 대기에서 방출되는 양성자나 전자 등 대전된 입자들의 흐름을 뜻합니다.

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참고로, 행성이라는 단어가 등장을 하는데 항성이라는 말과 혼동을 일으킬 수가 있어서 추가로 적자면, 스스로 빛을 내지 못한다면 행성(Planet)이라고 생각하면 되고, 스스로 빛을 낸다면 항성(Fixed star)이라고 생각을 하면 됩니다. 빛나는 행성이 있다면 그것은 스스로 빛을 내는 것이 아니라 달이 태양빛을 반사시키듯이 빛을 반사시키는 것입니다.