2-2. 핵융합 — 가벼운 원자핵이 합쳐질 때 (태양의 에너지원)

[1단계] 무슨 문제지? — 태양은 대체 뭘 태우고 있는 걸까?

150년 전 과학자들의 고민

바로 앞에서 우리는 핵분열을 알아봤어 — 무거운 원자핵이 쪼개지면서 엄청난 에너지를 내는 현상. 원자력 발전소가 바로 이 원리로 전기를 만든다고 했지. 그런데 핵분열 이야기를 하면서 결합 에너지 곡선의 "반대편"에도 에너지를 얻을 수 있는 방법이 있다고 했던 거 기억나?

이제 그 이야기를 할 차례야. 그리고 이것은 우주에서 가장 장대한 이야기와 연결돼 있어.

자, 질문 하나 던질게.

태양은 46억 년 동안 쉬지 않고 빛나고 있어. 1초도 쉬지 않고, 46억 년 동안! 지구에서 태양까지의 거리가 약 1억 5천만 km인데, 그 먼 거리를 넘어서도 태양빛은 여전히 우리 피부를 따뜻하게 데워. 여름에 한낮의 태양 아래 서면 얼마나 뜨거운지 알지? 그 에너지가 1억 5천만 km를 날아온 것이야!

대체 태양은 무엇을 "태워서" 이 에너지를 만드는 걸까?

19세기 과학자들은 이 문제를 아주 심각하게 고민했어. 혹시 태양이 석탄처럼 타고 있는 건 아닐까? 계산해보니, 태양 전체가 석탄으로 되어 있다 해도 겨우 5,000년 정도밖에 빛나지 못해. 그건 너무 짧아 — 지구의 화석 기록만 봐도 수억 년 전의 것이 있는데!

그렇다면 태양이 중력으로 수축하면서 열을 내는 건 아닐까? 유명한 물리학자 켈빈 경이 이것을 계산해봤더니, 약 3,000만 년 정도. 좀 낫지만, 여전히 46억 년에는 턱없이 부족해.