태양은 약 45억 년 전에 성간 기체 구름의 수축으로 탄생했습니다. 태양이 수축하는 성운에서 기원했다는 사실은 1734년 에마누엘 스베덴보리가 처음 주장했습니다. 운석 내부의 화학적 성질에 대한 연구를 통해 원시별의 환경에 대한 정보를 얻기 시작했습니다. 태양계가 형성된 조건에 대한 정확한 모형은 태양계가 형성된 이후 겪은 변화를 이해하는 데 중요합니다.
태양과 행성들의 탄생
태양과 행성들의 기원을 설명하기 위해 제시된 최초의 이론은 현대 천문학자들에게는 이상하게 들리는 아이디어를 지지한 덕분에 2백 년 동안 무시되다가, 결국엔 옳은 것으로 입증됐습니다.
태양과 태양계의 나머지 행성들이 거대한 가스와 먼지 구름의 수축을 통해 형성됐다고 하는 성운 가설은 1734년 스웨덴의 과학자이자 신비주의자인 에마누엘 스베덴보리가 처음 제안했고, 이후 18세기 유립 계몽주의의 두 거장인 독일 철학자 임마누엘 칸트와 프랑스 수학자 피에르-시몽 라플라스가 더욱 정교하게 발전시켰습니다. 이 이론의 라플라스 버전은 구름 내부에서의 충돌이 어떻게 그 구름을 불록한 중심부를 가지고 회전하는 원반 모양으로 편평해지도록 했는지 기술했는데, 이것은 중심부의 태양과 그 주위의 행성들을 만들어내는 이상적인 시나리오였습니다.
하지만, 그다음 세기에 근본적인 결점으로 보이는 것 때문에 성운 가설은 일시적으로 기각됩니다. 이론대로라면 구름이 수축하고 그 질량이 점점 중심으로 집중됨에 따라 태양은 더 빨리 회전해야 했습니다. 그러나 사실상 태양은 대략 25일 주기로 매우 천천히 회전하고, 그 결과 전체 태양계 질량의 99%를 차지함에도 불구하고 각운동량은 전체의 1%에 불과합니다. 이런 딜레마에 대한 명쾌한 결론이 없어 천문학자들은 먼저 형성된 태양으로부터 행성들의 기원을 설명하는 많은 대안 이론들을 제시했는데, 어떤 혜성이 태양과 충돌하면서 행성의 재료들이 분출됐다는 이론 도 있었습니다. 이때에는 혜성의 참된 성질이 아직 알려져 있지 않았습니다. 하지만 그 이론들은 곧 틀린 것으로 밝혀졌고, 행성들이 태양으로부터 따로따로 분리돼 나와 그 궤도 안으로 포획됐다는 모형으로 간단히 대체됐습니다.
1970년대가 돼서야 호주 멜버른에 소재한 모나쉬 대학교의 천문학자 앤드류 프렌티스가 태양의 회전 속도를 현재의 수준으로 늦출 수 있는 메커니즘을 제시했는데, 그것은 원래의 원반 중심에 가까이 존재하던 먼지 알갱이들에 의한 항력입니다. 이와 거의 동시에, 러시아의 과학자 빅토르 사프로노프의 성운 가설에 대한 연구가 소련 외부에서 인기를 얻기 시작했습니다. 그 덕분에 1980년 태양의 성운 가설이 명성을 얻기 시작했습니다. 또한, 첫 번째 적외선 우주망원경의 발사와 관련한 관측 기술에서의 혁신으로 이 이론을 지지하는 결정적인 증거가 발견됐습니다. 적외선 천문 위성은 많은 젊은 별들이 다량의 적외선 복사를 방출한다는 사실을 밝혀냈는데, 이것은 이 젊은 별들이 상대적으로 차가운 많은 양의 먼지들로 둘러싸여 있다는 것을 나타냅니다.
비록 행성 형성에 관해 몇몇 해결되지 않은 문제들이 남아 있기는 하지만 사프로노프의 이론적 성과와 IRAS와 그 계승자들의 관측 덕분에, 성운 가설은 오늘날 의심의 여지없이 받아들여지고 있습니다. HST는 방대한 규모의 별이 형성되는 성운 내부에서 보크 구상체라 불리는 재료로부터 젊은 별들이 탄생하는 장면을 촬영함으로써 별의 형성 과정을 자세하게 밝혀 줬습니다. HST는 심지어 오리온성운 내부의 젊은 별들 주위에서 행성 형성의 재료가 되는 원반을 촬영하기도 했습니다.
태양의 기원 시기
태양도 동일한 과정, 즉 별이 형성되는 넓은 성운 지역 내에서의 가스와 먼지 구름의 느린 수축으로 탄생한 것은 확실해 보입니다. 그리고 연구를 통해 태양계의 정확한 기원 시기가 밝혀졌고, 초기의 수축을 촉발한 사건들 역시 밝혀졌습니다.
2010년, 애리조나 주립대학교의 화학자 오드리 부비에와 미나크시 와드화는 2004년 북서 아프리카에서 발견된 오래된 콘드라이트 운석의 광물 함량을 분석한 결과를 발표했습니다. 그 운석 내부에서 부비에와 와드화는 칼슘-알루미늄 풍부 함유물(CAIs)로 알려진 흰색의 얼룩에 주목했습니다. 이것들은 태양 성운에서 형성됐던 최초의 고체 물질로 여겨집니다. 부비에와 와드화는 CAIs 내에서의 납 동위원소 Pb-207과 Pb-206의 정확한 비율을 연구하여, 그것들이 45억 6,820만 년 전에 형성됐다고 결론 내렸습니다. 이것은 태양계의 초기 시점에 대한 정확한 시기를 제시하는 것이며, 이전의 추정에 비해 백만 년 정도 더 빠른 것입니다.