별의 일생

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글과 사진 출처 : 위키백과와 다음지식인과 일부 블로그 http://blog.naver.com/donmany0203/30134482092 등등...

[출처] 별의 일생 V - 블랙홀로 가는 마지막 비상구|작성자 돈마니

 

 

 

 

별의 탄생과 진화, 그리고 죽음. 그 순환

 

 

 

 

 

별[항성]의 성장

 

1 - 원시별 형성

원시행성계원반

 

1. 초신성이든, 행성상성운이든, 별의 최후로 인해 생긴 먼지와 성간가스들이 어떤 이유[다른 초신성의 충격파나 은하충돌등]로 밀도가 높아지면 성간분자운이 되고 그러면 중력에 의해 모이는데 밀도가 높아지면 분자구름들의 중력붕괴[중력수축]가 일어나고 이때 중력 에너지는 열로 전환된다. 이때 질량은 태양의 50배.

 

2. 이 과정이 진행되며 "유체정역학정평형상태"에 이르면 분자구름 사이에 원시별이 탄생되고 그 주위에 원시행성계원반[그림의 원시별가스원반]이 생성된 경우가 많다.

그런데 아직 이 원시별이 관측된 사례는 없다던가....빛이 적어서. 이 과정들은 1천만년에서 1천 5백만년 정도 걸린다. [요 2번의 단계를 따로 전주계열 단계라고도 한다]

 

 

 

 

2 - 주계열 단계[주계열성]

 

태양

 

 

1. 항성의 일생중 90%에 달하는 기간으로 얘가 하는 일은 중심핵의 고온,고압으로 수소를 태워 헬륨으로 바꾸는 핵융합 이다. 지금의 우리 태양이 속한 기간으로 이 기간의 항성들은 "난쟁이 별"이란 별명으로 불린다나.

여튼 핵융합으로 수소를 헬륨으로 등가교환하는 기간이 길어질수록 중심핵에 헬륨이 쌓이고 그로 인해 항성은 더 밝고 뜨거워진다. 46억년전 우리 태양의 초창기 시절보다 지금의 밝기가 40% 증가한 상태.

 

2. 모든 별[행성이 아니고 항성!]은 미미한 가스를 외부로 방출하는데 이게 항성풍.

 

3. 이 주계열성에 머무는 기간을 정하는건 첫째로 질량, 그리고 무거운 원소의 함유량이다.

질량이 무거우면 그만큼 연료가 화끈하고 일찍 소모되는데 태양보다 작은 적색왜성과 오렌지색 왜성은 천천히 타오르며  수백억년에서 수천억년 까지도 생존이 가능하다.

현재 우주의 나이는 137억년 정도이고 이때문에 아직까지 작은 항성의 최후인 "흑색왜성"은 발견된 사례가 없고 아직 나타나지도 않았다는게 충공깽. 그리고 무거운 원소는 보통 천문학에선 금속=철로 분류되며 이 함유량이 수소가 연소되는 속도와 자기장에 영향을 끼친다는데 자세한건 패스...ㅡ_ㅡ...암튼 가장 결정적 요인은 질량이다.

 

우리 태양이 주계열단계에 머무는 예상 기간은 지난시간 까지 포함해 110억년 정도.[짧고 굵게. 가늘고 길게.]

 

 

 

 

3 - 후주계열 단계

 

 

태양과 초거성 베텔기우스와 안타레스. 아래쪽 알데바란은 대표적인 적색거성.

 

 

1. 태양과 비슷한 질량의 항성은 중심핵의 수소를 다 소모한 후 부풀어 올라 적색거성이 된다.

우리 태양은 약 70억년 후 적색거성이 되어 지금보다 250배 커질 것이며 그 반지름은 지구의 공전궤도에 근접한 수준.

[다른 글에선 화성 궤도라고 함...]

크기완 반대로 이때 태양은 원래 질량의 30%가 날아간다. 그리고 표면온도는 더욱 뜨겁다.

 

2. 태양 보다 9배[혹은 10배 이상] 정도 무거운 항성은 중심핵의 수소핵융합이  헬륨핵융합으로 급전환 되며 적색초거성으로 진화한다.

 

 

 

4 - 붕괴

 

고양이눈 성운과 그 중심의 확대. 성운이 유지되는 기간은 1만년 정도로 별의 수명에 비하면 짧다.

 

 

 

 

1. 평균[우리태양]정도 질량의 항성은 적색거성 마지막 단계에서 항성상성운[흔히 보는 성운 사진들이 이런계열]의 형태로대기를 포함한 외곽층이 우주로 확산된다.

폭발의 일종이긴 하지만 초신성에 비하면 턱없는 수준. 그래서 굳이 폭발이란 표현을 거의 쓰지 않는다.

 

이후 알맹이만 남은 항성은 지구크기로 축소되어 백색왜성이 된다.

백색왜성은 기나긴 시간 천천히 식어 언젠간 아직 존재하지 않는다는 흑색왜성으로 변할것이다. 

 

 

 

펄서의 개념도와 상상도

 

 

 

 

 

 

은하계와 비교되는 초신성. 그리고 펄스를 내뿜는 중성자별 PSR B1509-58. 지구보다 15조배 강력한 자기장을 방출한다.

 

 

2. 적색초거성이 된 무거운 항성은 자신의 무게를 버틸 에너지를 다 소모하면 안쪽에서 부터 중력붕괴를 일으키며 짜부러진다. 이때의 충격파가 바로 초신성인데 이 폭발의 에너지는 매우 커서 빛의 밝기가 은하와 맞먹는 경우도 있다고 한다.[태양의 100억배]

 

이게 처음 관측되었을 당시엔 별이 태어나는 순간으로 보였고 그때 생긴 초신성이란 이름이 지금까지도 쓰이고 있다.

폭발로 외곽이 날아간 항성은 핵만 남아있으며 그것은 반지름 10Km 정도의 초고도 중성자 덩어리다.

그래서 이름도 "중성자별". 중성자별은 펄스[Pulse]로 관측된다. 

펄스란 전파에서 가시광선에 이르는 다양한 광역대의 빛을 결속된 빔에 엮어 방출하는 것으로 지구에서 보면 맥동하듯 점멸하기에 맥동성[脈動星]이란 이름도 있다.

이러한 펄스의 근원, 즉 중성자 별은 펄사[Pulsar]이며 우주의 등대로 지칭된다.

 

3. 중성자별로 만족 못하고 급기야 블랙홀로 까지 진화하는 경우도 있는데 위키백과 에선 질량의 크기가 태양의 30배 되는 항성을 후보로 보고 있다.

이 과정에서 초신성 폭발이 일어날지, 아니면 수축만을 계속해 블랙홀이 되는지는 확실히 밝혀진게 없다.

 

 

 

 

흔한 블랙홀의 상상도.

 

 

 

 

 

 

제트를 내뿜는 블랙홀과 블랙홀 후보로 거론되는 에타 카리나. 아직 초신성폭발은 아니다. 가스와 먼지구름이 뒤덮고 있을뿐.

 

 

 

 

에, 끝입니다. 읽어주셔서 감사드려요~

아래는 부록으로 질량에 따른 별의 진화 간략표.

질량에 따른 별의 진화의 차이. 결국 질량과 그로 인한 인력의 차이가 별의 최후를 결정짓는다.

[운명론인가? 극교복 별 갯수도 아니고.]