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최근 수정 시각 : 2024-12-16 07:54:25

행성계

태양계 천문학·행성과학
Solar System Astronomy · Planetary Science
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케플러-47 행성계와 태양계의 비교
1. 개요2. 단계
2.1. 형성 과정
2.1.1. 행성 형성
2.2. 안정화 상태 이후2.3. 주계열 이후2.4. 붕괴
2.4.1. 백색왜성2.4.2. 중성자별2.4.3. 블랙홀
3. 관련 문서

[clearfix]

1. 개요

Planetary System

행성계란 한 항성, 혹은 항성계 주위를 핵융합 반응을 통해 스스로 빛을 내지 못하는 행성, 왜행성, 소행성, 혜성 등의 천체가 공전하고 있는 체계를 말한다. 지구 역시 태양을 중심으로 형성된 행성계의 구성원이다.

행성계의 구성원에는 항성의 중력에 영향을 받는 모든 천체가 포함되기 때문에 행성과 그에 부속된 위성 및 띠뿐만 아니라 우주에 떠다니는 조그마한 유성체 등도 모두 포함한다. 태양계를 기준으로 하면 카이퍼 벨트, 산란 분포대, 오르트 구름까지 모두 해당된다.

일상이나 나무위키 등에서 행성계를 항성계라 잘못 말하는 경우가 많은데[1] 항성계는 보통 항성이 2개 이상인 다중성계를 뜻하는 말로 항성끼리 서로 중력으로 엮여 있는 체계를 뜻한다.[2]

2. 단계

2.1. 형성 과정

행성계의 형성 과정
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{{{#!wiki style="margin: -5px -1px -11px; text-align: center;"		 원시 성운 N
O
N
E
↓
외부 충격에 의해 성운 수축
↓
보크 구상체
↓
행성
↓ 		항성
↓
미행성 형성 원시 항성 형성(프로토스타) 하
야
시
경
로
↓
미행성이 서로 뭉쳐짐 황소자리 T형 별
↓
↓ 전주계열성 헤
니
경
로
행성 형성 ↓
초기 주계열성
↓
주계열성 N
O
N
E
}}}}}}}}} ||

주성이 성공적으로 핵융합 단계에 진입하고, 행성이 1개 이상 형성되었다면 비로소 행성계라는 단어가 성립된다. 다만, 궤도 안정화가 되기 전에 사악한 가스 행성이나 상호간의 중력섭동이 거세져 튕겨져 나가면 떠돌이 행성이 되는 것이 대다수이다.[3] 이 경우 독자적인 위성계를 가질 수 있으나 아직 증거는 없다.

2.1.1. 행성 형성

O형 주계열성의 경우 광증발효과(photoevaporation effect)가 커서 미행성의 형성이 힘들어 행성계가 발생하기 힘들 것으로 생각되며, B형 주계열성도 광증발효과로 인해 행성계 바깥에 형성될 가능성이 높다.
다만, 위 케이스는 질량이 너무 커서 행성을 포획할 수도 있다.

A~K형 주계열성까지는 특별한 사항이 없으나 적색왜성의 경우 미행성이 서로 너무 가까워 충돌하는 경우가 많아 행성이 많이 없을 가능성이 크다.

2.2. 안정화 상태 이후

궤도 안정화가 진행되고,[4] 위성들이 제자리를 찾아가며, 소행성대의 기준이 명확해지면 안정화가 되었다고 말할 수 있다. 이후 행성계는 비교적 평화로워지고 (암석형 행성이 있을 경우)생명체를 가질 수 있는 첫 걸음을 딛게 된다. 그러나 적색왜성의 경우 항성풍 및 플레어와 조석 고정에 의해 생명체 존재 가능성이 떨어지게 된다.

계속해서 주성은 뜨거워지고 골디락스 존이 밖으로 밀려난다.

몇 백만[5] 년 후, 계속해서 골디락스 존이 밖으로 밀려나다가 행성들의 온실효과가 촉진되고 결국 온실효과 폭주로 대기가 두꺼워지게 된다. 이렇게 되어버린 행성은 이후 미래가 절망적이다….

그렇게 어느 해….

2.3. 주계열 이후

파일:나무위키 하얀 별 로고.svg 주계열성 이후 항성의 진화
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{{{#!wiki style="margin: -5px -1px -11px; letter-spacing: -0.5px; font-size:0.88em"		<colbgcolor=#EDEDED,#000>
주계열
단계
 초기 태양 질량에 따른 구분*
<rowcolor=#000><nopad>
≤
0.25
<nopad>
≤
0.4
<nopad>
≤ 2.25
≤ 7.5
<nopad>
≤
9.25
≤
20
<bgcolor=#97B8FF>
≤
45
≤
130
<nopad>
≤
250
≤
103
<nopad>
103
≤
주계열성 초대질량 항성
(쿼시 별)
후주계열단계
 청색왜성 준거성 볼프-레이에별WL
LBV
거성色* 초점근거성가지 (LBV)
초거성·
극대거성色*
적색거성 헬륨 섬광*
(O·B형 준왜성)
수평가지별
(적색덩어리거성)
점근거성가지
(OH/IR 별)
(OH/IR
초·극대거성) 		볼프-레이에별WL
행성상성운·PG 1159 별 초신성·극초신성 쌍불안정성
초신성 		극초신성
밀집성
단계와
그 후
 헬륨 백색왜성* 백색왜성 중성자별
(킬로노바·마그네타) 		블랙홀 잔해 없음 블랙홀
흑색왜성*·Ia형 초신성·헬륨 별*
철 별*
블랙홀
초대질량 블랙홀로 흡수
호킹 복사로 소멸
{{{#!wiki style="margin:0 -10px -5px; min-height:calc(1.5em + 5px)"
{{{#!folding [ 각주 ]
{{{#!wiki style="margin:-6px -1px -11px"
* 기울임: 현재 우주에서 관측 및 발견이 불가능한 이론상의 천체
  • WL: 볼프-레이에별과 LBV의 경우, 아직 두 항성의 형성과 진화단계를 정확하게 설명하는 이론이 존재하지 않는다. 따라서 틀에 서술된 진화 과정은 여러 이론들을 총합하여 서술한 것이며, 실제 진화과정은 틀의 서술과 다를 수 있다.
  • 色: 주계열을 떠난 일반·초·극대거성들은 특이사항이 없는 이상 크기가 커짐과 동시에 온도가 낮아지는 방향으로 진화하며 결과적으로 적색이 된다.
  • ( ): 괄호 안의 항성진화 과정은 거칠 수도 있거나 또 다른 형태로 존재하는 경우를 의미한다.
  • *: 참고
    • 1. 항성의 초기 질량 외에도 중원소 함량, 회전속도 등에 따라서도 진화 과정이 달라질 수 있으나 이 틀에서는 고려되지 않았다.
    • 2. 거성, 초거성, 극대거성 등의 분류는 여키스 분류법을 따른 것으로 엄밀하게 구분되지 않으며, 항성의 진화 단계를 정확하게 표기하기 위한 기준으로 사용되기는 어려울 수 있다.
    • 3. 태양 질량의 2.25~8배의 질량을 갖는 별은 핵이 축퇴 상태에 이르기 전에 헬륨 연소가 시작되므로 헬륨 섬광을 겪지 않고 헬륨 핵융합을 시작한다.
    • 4. 헬륨 백색왜성은 헬륨 핵을 가진 적색거성이 동반 천체에 의해 외피층을 잃는 방식으로도 형성될 수 있다.
    • 5. 1.2~1.4배의 태양 질량을 가진 흑색왜성은 이후 찬드라세카르 한계에 의해 폭발하게 된다.
    • 6. 헬륨 별은 이후 행성상성운을 남기고 폭발하여 탄소-산소 백색왜성이 된다.
    • 7. 철 별은 양성자 붕괴가 발생되지 않을 경우에만 형성되며, 양성자 붕괴가 발생될 경우 흑색왜성은 구성물질이 미립자 단위로 붕괴되면서 소멸할 것으로 예상되고 있다. 이후 철 별은 양자 터널링을 거쳐 중성자별 또는 블랙홀로 진화한다.
}}}}}}}}}
}}}}}}}}}

주성이 더 이상 안정적으로 핵융합을 할 수 없게 되면 주계열을 벗어나 준거성을 거쳐 거성 혹은 초거성 및 극대거성[6] 단계에 진입하게 되고 이후 행성계는 혼란에 빠지게 된다. 갑작스러운 주성의 질량 손실으로 인해 궤도가 불안정해지고, 엄청나게 부풀려진 지름은 행성을 잡아먹기 충분해진다. [7] 이후 주성이 행성상성운 혹은 초신성잔해를 남기고 백색왜성 혹은 중성자별 및 블랙홀로 폭발하면….

2.4. 붕괴

2.4.1. 백색왜성

이후 왜성이 식어가면서 더 이상 중심별[8]이 행성을 잡아놓을 수 없을 만큼 질량을 잃게되면 이후 행성은 행성계를 벗어나 떠돌이 행성이 된다. 남은 행성은 중력 복사 법칙으로 별에 흡수된다. 이후 백색왜성은 흑색왜성이 되고 철 별을 거쳐 블랙홀이 된 후 호킹 복사로 소멸한다.

2.4.2. 중성자별

일단 폭발의 충격으로 행성의 대기가 몽땅 날아가버리거나 심하면 행성 자체가 파괴될 수 있다. 살아남은 행성은 이후 날아가버리거나 안정적(?)으로 궤도를 유지할 수 있다. 이후 중성자별은 블랙홀이 된다.

2.4.3. 블랙홀

초신성 폭발은 행성을 파괴하거나 대기를 없앨 수 있다. 다만, 블랙홀은 블랙홀인지라 궤도가 위험하다.

3. 관련 문서

[1] 뉴스 기사에서도 빈번히 잘못 표현된다.[2] 단성계라는 말도 있긴 하나 잘 쓰이진 않는다.[3] 아니면 매우 큰 이심률을 선물받는다.[4] 이 때 희생양들이 있을 수 있다.[5] 혹은 몇 억 또는 십억 년[6] 상술했듯 O형 주계열성의 행성 형성은 어렵다.[7] 다만 적색왜성은 행성들을 뜨겁게 달궈주다가 조그마난 행성상성운을 방출하고 백색왜성이 된다.[8] 왜성은 별이 아니다.

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