별은 어떻게 태어나고, 어떻게 죽을까?
고대 그리스의 천문학자들은 생각했습니다, '별은 수십, 수백년 동안 위치가 바뀌지 않고, 사라지지도 않네." "별은 무한한 것이 아닐까?" 하지만, 우리가 거북을 바라보는 하루살이와 비슷한 처지인 겁니다. 인간이 관찰하기 매우 어려운 별의 일생. 별은 어떻게 태어나고 죽는 걸까요?
사진 - NASA
1. 별은 어떻게 태어날까?
저런 별은 어떻게 태어난 걸까요? 별과 별 사이의 우주 공간은 보통 진공 상태로, 아무것도 없습니다. 기껏해야 1㎤당 수소 하나가 있을 뿐이죠. 하지만 특별한 곳이 있습니다. 바로 '성운'인데요, '별 구름'이라는 뜻으로, 우주 공간에 수소, 헬륨(수소 원자×4)과 우주 먼지들이 구름처럼 모여 있는 곳입니다. 일반적인 천체망원경으로 관측할 때 보이는 뿌연 것들이 대부분 성단과 성운입니다.
사진 - NASA (용골자리 카리나 성운)
이 성운에서 별이 태어날 때는 크게 세 가지 단계를 거칩니다.
첫 번째로, 우주 공간의 가스와 먼지가 서로 뭉쳐지기 시작합니다. 어떻게 스스로 이럴 수 있냐 생각할 수 있지만 답은 간단합니다. 중력 때문입니다. 질량이 가볍고 크기가 작더라도 서로 끌어당길 수 있는 힘은 가지고 있기 때문입니다. 한 곳으로 뭉쳐진 가스와 먼지들은 주변 물질을 갈수록 더 빠르게 끌어들입니다. 가스 덩어리의 중심은 바깥쪽에서 들어온 물질들에 밀려 밀도와 온도가 높아집니다.
두 번째부터 본격적인 별의 탄생 과정이 시작됩니다. 커다란 가스 덩어리들은 온도가 높아지며 중심에서 빛과 열을 내는데, 이것을 '원시별'이라 부릅니다. 원시별은 아직 별의 전 단계로, 주계열성의 형태가 아닙니다. 원시별이 내는 빛과 열은 중력에 의한 것이라 '원시' 별이랍니다.
사진 - 테크홀릭 (원시별 상상도)
세 번째 단계는 이제 원시별에 가스가 더더욱 많이 모이며 시작됩니다. 중심 온도가 10,000,000℃에 이르면 핵융합반응이 시작됩니다. 이제 스스로 빛을 내는 별의 일생이 시작됩니다.
2. 별의 일생
별은 태어날 때 결정되는 질량으로 일생이 좌우됩니다. 질량이 클수록 소모되는 에너지가 많기 때문이지요. 별 중 가장 큰 종류는 온도가 높은 별들입니다. 지난 번에 별빛을 온도에 따라 나눈 '애니 캐넌의 분류법', O, B, A, F, G, K, M 방법으로 정리하면 O형 항성은 무겁고, M형 항성은 가벼운 것입니다.
사진 - 위키미디어 (가장 무겁고 큰 별 R136a1)
O형 별들은 태양과 비교했을 때 40배 더 크고, 100만 년 삽니다. 이게 사람 입장에서는 매우 오랜 시간이지만, 태양의 수명보다 1만 배 적은 값입니다. 반면, M형, 태양의 0.4배 정도 되는 별은 핵융합반응을 할 때 천천히 수소를 사용해 에너지를 아낍니다. 에너지를 오래 사용할 수 있어 수명이 수천억 년이나 됩니다. 목성만 한 별도 있는데, 그 별은 수조 년쯤 살 수 있다고 하네요.
3. 별이 죽을 때
무거운 별과 가벼운 별이 죽는 모습은 크게 다릅니다. 무거운 별은 수소를 빠르게 소모한 후 '적색초거성'으로 변합니다. 베텔게우스가 이러한 형태죠. 적색초거성은 짧은 시간 존재하다 격렬히 폭발합니다. 이것이 초신성 폭발이지요. 아이돌 'aespa'의 노래 'Supernova'의 제목 뜻이 초신성 폭발입니다.
사진 - 위키미디어 (티코의 별, SN 1572)
초신성 폭발 후에는 행보가 또 두 가지로 갈라집니다. 바로 블랙홀이 되거나, 중성자별을 거쳐 블랙홀이 되는 것입니다. 중성자별이란 초신성 폭발 후 남은 초신성 잔해가 중력으로 모인 천체를 말합니다. 중성자별은 밀도가 엄청나게 높습니다. 12㎞의 지름에 태양의 두 배가 넘는 질량을 가지고 있다고 합니다. 중성자별에서 밀도가 더 높아지면 블랙홀이 됩니다. 블랙홀은 빛마저 빨아들이는 중력의 집합체입니다.
사진 - 네이버 블로그, <인터스텔라> (영화 '인터스텔라'에서 등장하는 블랙홀 '가르강튀아')
오늘 이렇게 별의 일생에 대해 알아보았구요, 기사 읽어주셔서 감사합니다!
사진 - 이누야샤
