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천문학

행성 형성 이론은 혼돈에 빠져있다. : 자연적 과정으로 다양한 행성들이 만들어졌다?

Alexander Williams
2017-08-24

행성 형성 이론은 혼돈에 빠져있다. 

: 자연적 과정으로 다양한 행성들이 만들어졌다? 

(Planetary formation theory in chaos)


   천체물리학자들은 외계행성을 발견한 케플러(Kepler) 우주망원경의 결과로 곤혹스러워 하고 있었다. 거의 1천 개의 새로운 '외계 행성(exo-planets)'들이 확인되었고, 또 다른 4천 개의 후보들이 평가를 기다리고 있다.


무슨 문제가 있는 것인가? 기존의 행성 형성(planet formation) 이론은 당시에 사람들이 알고 있었던 유일한 행성계, 즉 우리의 행성들을 설명하기 위해서 만들어졌었다. 태양계 너머의 다른 행성들이 발견되었을 때, 천문학자들은 적어도 우리의 것과 같을 것이라고 예상했었다. 그러나 그 희망은 산산이 부서졌다. 더 많은 행성계가 발견될수록, 우리의 행성들은 매우 예외적인 것들임이 밝혀지고 있는 것이다. 자연주의(naturalism)는 참신함(novelty)과는 거리가 먼 것이다. 자연주의는 한 이론만으로 모든 것을 설명하려고 한다. 기괴하게 보이는 세계들은 기괴한 설명을 필요로 한다. 기괴하고 독특한 천체들이 더 많이 발견될수록, 기존의 자연주의적 설명은 설득력을 잃어버리는 것이다. 이제 그들은 이러한 이국적이고, 괴이한 모습의 외계행성들이 어떻게 자연적 과정으로 모두 형성될 수 있었는지를 설명해야 하는 부담을 갖게 되었다.[1]


항성 HR8799에서 알려진 3개의 행성 (항성으로부터의 빛은 제거되었다). NASA/JPL-Caltech/Palomar Observatory

이제 그들은 이러한 이국적이고 괴이한 모습의 외계행성들이 어떻게 자연적 과정으로 모두 형성될 수 있었는지를 설명해야 하는 부담을 갖게 되었다

지금까지 케플러의 결과는 발견된 외계행성들이 세 가지의 주요 카테고리로 분류된다는 것을 보여주었다 : (i)뜨거운 목성형 행성, (ii)기괴한 공전궤도를 가진 거대 행성, (iii)슈퍼 지구 행성. 슈퍼 지구(super-Earths) 행성들은 일반적으로 2~4개의 행성들이 조밀하게 모여서(compact systems) 발견되며, 그들 중 일부는 '불가능한' 가까운 거리에서 항성을 공전하고 있었으며, 연간 공전주기는 100일 이상에서부터 불과 몇 시간에 이르는 것도 있었다. 슈퍼 지구형 행성은 근처의 태양과 비슷한 별들 중에서 40% 이상을 차지하는 것으로 보여, 가장 흔한 유형의 외계행성으로 보인다. 장주기의 편심성 거대 행성들은 약 10%를 차지하고 있으며, 뜨거운 목성형 '괴짜'들은 1% 미만이다. 이것은 태양과 같은 항성의 약 50%가 행성들을 가지고 있음을 의미한다. 미래에 우주기술이 향상될 것이고, 아마도 모든 항성들 주변에서 행성들이 발견될지 누가 알겠는가?


이 모든 것이 의미하는 것에 대해서 많은 논란이 예상된다. 그러나 한 가지 분명한 문제는 행성 형성에 대한 최초의 이론이다. 기존의 행성 이론에 의하면, 새로운 항성 주위를 돌고 있던 먼지 입자들의 느린 부착(accretion, 강착)에 의해서 행성들이 형성됐다는 것이었다. 그러나 이것은 분명히 잘못되었다. 정직한 전문가라면, '강착(accretion)' 이론에는 실행 가능한 메커니즘이 없다는 것을 인정할 것이다. 그리고 이것은 많은 사람들에게도 잘 알려져 있다. 자연주의적 시나리오에서, 암석질의 행성(수성, 금성, 지구, 화성)을 형성했다고 말해지는 먼지 입자들은 극히 작으며, 중력이 서로를 붙잡을 수 있는 킬로미터 크기의 '미행성체(planetesimals)'로 성장할 때까지, 어떤 방식으로든 붙어있어서 점점 커져야만 하지만, 이것은 불가능하며, 알려진 어떠한 메커니즘도 없다.

이 새로운 발견으로 인해 '혼돈'에 빠져있는 유일한 것은 자연주의이다.

2006년에 이 주제에 관한 워크샵에서 말해졌던 것은 다음과 같다. ”지구형 행성과 가스 거대 행성의 암석질 핵의 형성은 천체물리학에서 주요한 질문 중 하나이다. 이 과정의 첫 번째 단계는 먼지의 응축이다. 즉 마이크로 크기의 먼지 입자들이 서로 부착되어, 수 km 크기의 '미행성체'를 형성하는 과정이다. 일단 미행성체가 형성되면, 중력적 인력 작용이 다른 힘들보다 우위를 점하게 되고, 궁극적으로 암석질 행성의 형성으로 이어진다. 워크샵은 첫 번째 단계(먼지가 미행성체로 자라나는 과정)에 중점을 두고 있었다. 이 단계는 여전히 미해결의 많은 미스터리들을 가지고 있다... 그 중에는 입자들이 미터 크기로 커진다는 것은 넘을 수 없는 장벽인 것처럼 보인다.”[2] 그리고 2010년 워크샵이 끝나고 요약문은 ”알 수 없는 강착(Accretion Unknowns)” ”어떻게 미행성체는 형성되었는가?”였다.[3]


이 정도면 충분하다. 원래의 이론은 잘못된 것이다. 더 많은 외계행성들이 목록에 추가될 때, 상황이 나아질 것으로 기대할 이유가 전혀 없다. 이 새로운 발견들로 인해 '혼돈'에 빠져있는 유일한 것은 자연주의(naturalism)이다.

이제 진실이 밝혀지고 있다.

”하늘이 하나님의 영광을 선포하고 궁창이 그의 손으로 하신 일을 나타내는도다” (시편 19:1)


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References and notes
1. Finkbeiner, A., Planets in chaos, Nature 511:22–24, 2014.
2. From Dust to Planetesimals, Workshop at Ringberg Castle, Germany, 2006.http://archive.today/aYrY, 8 July 2014.
3. Ormel, C.W., Overview of Planetesimal Accretion, German-Japanese Workshop, Jena, 2010.
4. http://www.astro.uni-jena.de/~theory/DIPS/talks/ormel.pdf 8 July 2014.



번역 - 미디어위원회

링크 - http://creation.com/planet-formation-chaos-theory ,

출처 - CMI, 19 July 2014 (GMT+10)

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6671

참고 : 5873|4317|6518|6156|6036|6378|6238|6203|5804|6570|6540|6455|5696|5241|5212|4727|4442|3650|3121|5106|4659|3832|6654|4367|4721|5173



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