별의 소멸

안녕하세요!!!   짱이 엄마 항공과학편 입니다.

오늘은 별의 소멸에 대해서 포스팅 해 보겠습니다.

갓 태어난 별은 중심부에서 수소를 원료로 해서 빛을 냅니다.

그렇게 열심히 수소를 태우다가 태울 수소가 없어지면 어떻게 되는지,  원래부터 수소를 많이 가지고 태어난 별과 적게 가지고 태어난 별에는 어떠한 차이가 있는지,  별은 얼마나 오렛동안 빛을 낼 수 있는지,  그동안 질량이나 온도, 크기는 어떻게 변하는지,  우리는 많은 궁금증을 가지고 있습니다.

별의 진화과정은 질량에 따라 달라지게 됩니다.

태양과 같이 가벼운 별과 그보다 더 10배 정도 무거운 별의 진화 양상은 큰 차이를 가집니다.

먼저 태양 정도의 질량을 가진 가벼운 별부터 살펴보면, 가벼운 별은 처음부터 수소의 양이 그리 많지 않지만 그 수소를 조금씩 태우며 오랜 시간동안 안정적으로 빛을 내게 됩니다.

태양과 같은 경우, 약 100억년 동안을 수소를 태우며 빛을 낼 수 있습니다.

이렇게 수소를 태는 별을 '주계열성' 이라고 말합니다.

수소가 타면 헬륨으로 변하게 되는데,  수소를 모두 태우고 나면 헬륨까지 다 태워서 빛을 내게 됩니다.

헬륨은 수소보다 더 높은 온도에서 타기 때문에 별의 내부는 점점 뜨거워 지면서 부풀어 오르게 됩니다.

그렇게 되면 표면적이 넓어 지면서 별의 표면 온도가 내려가게 되는데, 이런 이유 때문에 별이 붉게 보이게 되는 것입니다.

이 단계를 '적색거성' 이라고 말합니다.

태양이 만약 이 단계에 이르게 되면 현재 크기보다 100배는 커지면서 수성까지 집어 삼킬 정도가 될 것입니다.

적색거성 단계에서 헬륨을 다 태우면 별의 중심부에 탄소가 남게 되는데, 가벼운 별은 여기에서 더 이상 탄소를 태울 만한 온도까지는 올라가지 못하여 거의 죽음에 가까운 노년기에 접어들게 됩니다.

우리가 대스타를 보고 거성이라고 말하지만 실은 죽기 직전의 별인 것입니다.

원래부터 수소를 많이 가지고 태어난 별은 그 수소를 순식간에 소모해 버리기 때문에 가벼운 별과는 틀리게 주계열성 단계에 오래 머무를 수가 없습니다.

태양이 수소를 다 태우는데 100억년이 걸리지만 그보다 10배 무거운 별은 1000만년이면 수소를 다 태울 수 있습니다.   수소와 헬륨까지 다 태우면 무거운 별은 중심부에 남은 탄소 마저도 태울 수 있을 만큼의 온도까지 올라갈 수 있습니다.

이 단계를 '적색초거성' 이라고 부르는데 별들 중에서 가장 큰 별이라고 말할 수 있습니다.

이 별은 태양 반지름의 최대 1700배 정도까지 부풀어 오릅니다.

무거운 별의 중심부에는 탄소, 산소, 규소를 모두 태우고 철까지 만들어 지게 됩니다.

철로 이루어진 핵까지 형성되고 나면 무거운 별도 더 이상 철을 태우지 못하고 점차 죽음에 가까워지는 것입니다.

태양은 약 50억년 후면 내부의 수소를 모두 태운 뒤, 헬륨을 태우면서 적색거성 단계로 진입할 것입니다.

이때 헬륨을 태우고 나서 남는 탄소 핵 바깥에, 타고 남은 헬륨과 수소 껍질이 남게 됩니다.

이 껍질들이 바깥으로 밀려나면서 뜨거운 탄소핵에서 받은 자외선 에너지 때문에 스스로 빛을 내게 되는데, 이것이 화려한 성운들의 기원인 것입니다.

이렇게 껍질과 분리된 중심의 탄소핵은 온도가 수만 K 이기 때문에 청백색을 띄고, 크기는 지구 정도밖에 되지 않습니다.   이런 별들을 '백색왜성' 이라고 합니다.

크기는 이렇게 작지만 질량은 태양질량의 절반 정도로 매우 무거워 그 밀도가 굉장히 높습니다.

백색왜성은 탄소로 이루어져 더 이상 스스로 탈 수 없기 때문에 점차 식어가고 희미해져 갈 것입니다.

주변 온도와 비슷할 정도로 완전히 식기 까지는 우주의 나이보다 2배 정도의 시간이 필요합니다.

물론 아직 발견된 바는 없으나 언젠가는 백색왜성 또한 최후를 맞게 될것은 분명합니다.

백색왜성은 탄소로 이루어져 있기 때문에 이것이 점차 식으면서 탄소가 결정화 되면 바로 다이아몬드가 됩니다.

태양도 70억년이 지나면 다이아몬드가 될 것으로 예상 됩니다.

흥미롭게도 '루시' 라는 별이 존재합니다.

이 루시는 백색왜성이며 그 내부가 다이아몬드로 이루어져 있습니다.

우주에 떠 있는 거대한 다이아몬드 별 루시는 태양으로부터 빛의 속도로 50년을 가야 만날수 있는 별이기 때문에 그저 하늘에 두고 다이아몬드를 감상할 수 밖에 없네요...

이상으로 별의 소멸에 대한 포스팅을 마치겠습니다.

좋은 하루 되세요^^

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