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지구의 109배 태양 vs. 3분의 1 수성, 천체 크기는 왜 다를까

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지구의 109배 태양 vs. 3분의 1 수성, 천체 크기는 왜 다를까

2016.03.02 07:00
태양계는 가장 큰 태양과 다양한 크기의 크고작은 행성으로 구성돼 있다. - NASA 제공
태양계는 가장 큰 태양부터 다양한 크기의 크고작은 행성으로 구성돼 있다. - 미국항공우주국(NASA) 제공

 

우주 공간에는 다양한 크기의 천체가 존재한다. 태양계만 해도 지구 지름 109배에 이르는 태양이 있는가 하면, 지구 지름 3분의 1이 조금 넘는 수성, 지름 30m 남짓한 소행성도 있다. 최근 미국 연구진은 천체 크기가 왜 다양한지에 관한 새로운 연구 결과를 내놨다.

 

아드리안 베잔 미국 듀크대 기계공학과 교수팀은 천체의 크기가 왜 저마다 다르게 형성됐는지 설명해 주는 새로운 증거를 발견했다고 ‘응용물리학저널(Journal of Applied Physics)’ 1일자에 발표했다.

 

1700년대부터 과학자들은 천체의 크기를 중력으로 설명해왔다. 주변을 끌어당기는 중력이 천체의 크기를 키운다고 생각한 것이다. 하지만 중력은 천체가 계속해서 커지는 현상만 설명할 수 있을 뿐, 왜 어떤 천체는 거대해지고 어떤 천체는 더 이상 커지지 않는지에 대해서는 설명할 수 없었다.

 

베잔 교수는 기계, 건축물 등 유체의 흐름을 설계하는 데 주로 응용되는 ‘형상법칙’을 활용해, 우주 공간에 분포하고 있는 동일한 크기의 천체들 사이에 작용하는 장력 변화를 측정했다. 형상법칙은 베잔 교수가 1996년 처음 제안한 이론으로, 자연계에서 나타나는 패턴의 생성 과정을 설명한다.

 

분석 결과 연구팀은 이들 천체가 자신보다 크기가 크거나 작은 천체와 병합할 경우, 같은 크기의 천체와 병합할 때보다 더 빠르게 안정화 된다는 사실을 발견했다. 즉, 모든 천체가 동일한 크기로 존재하는 것보다는 다양한 크기로 존재할 때 천체의 안정성을 깨는 천체 사이의 장력이 최소화 될 수 있다는 뜻이다.

 

베잔 교수는 “천체가 형성되는 초기 단계에서 에너지 안정화를 위해 획일적인 크기에서 벗어나 몇몇의 큰 천체와 수많은 작은 천체로 분산된 것으로 보인다”며 “형상법칙을 천체에 적용한 이번 연구가 천체 물리학자들에게 새로운 영감을 불러일으킬 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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