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천문학

별의 탄생과정과 별의일생

by 섬달구지 2020. 12. 9.

*별의 이야기*
오늘은 별의 탄생과 별의 구조에 대한 이야기를 알아보도록 하겠습니다.
별은 영어로 fixed star이라 합니다.


즉 별은 스스로 빛을 내며 스스로 빛을 내는 별을 다른말로 항성이라고 합니다.
빛을내는 것은 별말고도 태양이 속해있다. 이렇게 이야기하며 태양은 많은 항성중에
하나의 항성에 속한다. 항성중에는 태양을 제외하고 모든항성이 움직이지 않는 것처럼
보이기 때문에 이를 항성이라는 이름이 붙게 되었다.
별이 발산하는 빛은 수소와 헬륨의 원소들이 결합하여 핵융합이 발생되어서 얻어지는
에너지를 의미하며 지속적으로 핵융합이 이뤄져 수소폭탄과 비슷함을 의미한다.
별의 구조는 핵-->복사층-->대류층-->광구 순서로 이워진다. 하지만 각자 크기의 별에
따라서 달라질수 있다. 여기서 별의 구조에서 핵,복사층,대류층,광구에 대하여 자세하게
알아 보겠습니다. 중심핵이란 중심핵의 주변에서 핵융합이 일어나게 되고 핵융합으로
인하여 발생되어진 질량이 무거워진 원소는 중심핵쪽으로 가라 않게 된다.


복사층이란:
복사층이란 별의 내부 즉 항성 안에서 핵융합으로 이뤄진에너지가 복사 형태로 이동하게
되는 층을 말하고 핵융합이 되어 복사층을 지나가는 에너지는 서로다른 입자들과 부딪치는
충격으로 산란되거나 입자에 흡수도 되었다가 다시 방출되는 주기를 반복하게 된다.
이런 과정들을 반복하면서 발생되는 에너지는 점차적으로 파장이 길게 나오는 쪽으로 쏠리는
현상이 생긴다. 이러한 과정을 통해서 복사층 하부로 부터 항성표면까지 복사가 전달되어지
는 시간이 엄청나게 소요되며 예를 들어 태양일경우 대략적으로 17만년 이란 시간이 걸리는
것으로 추정된다. 작은 항성은 태양의 질량에 비해서 1/10이내의 작은 항성(별)에는 복사층이
존재하지 않고 중심핵과 대류층의 경계도 명확하지 않는다고 한다.
작은 항성(작은별)에는 중심핵과 대류층의 경계가 명확하지 않기 때문에 별 전체가 대류하고
중심핵의 온도가 낮으므로 핵융합이 되는 속도가 매우 느리기 때문에 항성 전체의 연료가 
없어질때까지 긴 시간이 걸린다. 이렇기 때문에 작은별(항성)들은 수명이 엄청나게 길게 존재
한다.

*대류층이란
대류층이란 별(항성)에 형성되어 있는 기체가 플라스마 상태로 되어 서로 대류하는 층이
중심핵 부근 주위에서 엄청나게 뜨거운 플라스마가 광구쪽으로 상승하게 된다.
광구쪽으로 상승한 플라스마는 우주 천채의 공간에서 빛을 내뿜고 다시 식혀져서 중심핵
쪽으로 하강을 하게 된다.
대류 현상의 특성으로 상하의 온도 차가 매우 크고 동시에 플라즈마 밀도가 매우 높아 복사 에너지가 전달되기가 어려워야 형성된다. 별의 핵이 뜨거운 별일수록 대류보다는 복사의 비율이 높아지고 태양 질량의 1.5배가 되는 이상부터는 복사층에 대류층이 존재하지 않고 질량이 두배 이상의 별은 대류가 일어나긴 하지만 복사층 밖이 아닌 핵의 가장자리에서 일어나게된다.
*광구
광구는 항성의 대기층에서 투명하게 되어 있는 부분을 광구라 하며 
입자밀도가  너무 낮아서 광학적적으로 깊이가 1이 되는 부분을 광구라고 말합니다.
별(항성)은 전체가 가스로 되어 있기때문에 닦닦한 표면이 존재하지 않고 항성의 중심부 쪽에 가까워지면 가스밀도 때문에 더 이상 광자에  투명하지 않는 부분네서 시작되는 곳을  항성의 '표면'으로 단정하고 빛으로 이루어진 구체라는 뜻으로 광구라는 명칭을 쓰게되었다. 광구의 온도가 바로 별(항성)의 표면 온도를 말한다.  태양의 광구의 두께는 대략 500km 정도이다.
*대기층
광구 바깥쪽에 항성이 대기층으로 펼쳐지고 태양의 대기층은 채층과 코로나로 이루어지며 플레어와 홍염이 이라는것이 관측되고 있다.


*별의 일생
별의 일생은(항성) 크게 주계열성, 적석왜성,적석거성,적색초거성,청색초거성,황색초거성,등으로 나누어지고 질량이 많이 클수록 빠르게 항성의 존재를 잃어간다. 항성의 내부의 연료는 질량에 비례하고  단위시간당 연료를 소모해 에너지를 내는 양은 대략 질량의 2.5 ~ 3 제곱인 것으로 알려져 있다. 
현재 관측되는 우주 나이는 대략적으로 138억년 정도이고 별이 생성된 시점은 134억 년 전, 적색왜성이 생성되기 시작해서부터 약132억 년 전으로 알려지고 현재까지 생성된 우주의 적색왜성 중 외부의 영향을 받지 않고 별의 수명이 지난 별은 아직 찾아볼수 없다고 한다.

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