우주 행성과 별의 진화 이론1(Evoultion Theroy)

우주 행성과 별의 진화 이론1(Evoultion Theroy)

이전 시간에 우주의 시작부터 진화까지 이어진 내용에 오늘은 별의 진화에 대해서 알아보려고 한다. 지금까지 내 블로그에서 꺼낸 많은 우주에 관한 이야기들은 대부분 우주의 생명과 진화에 대한 이야기로 연결된다. 별들은 탄생부터 소멸까지 주계열성으로 살다가 마지막에 가서는 주계열성을 벗어나 적색거성의 영역으로 이동하게 된다.

 

우리가 알아본 바와 같이 별의 진화는 이러한 단계를 거쳐 속도는 질량에 따라 달라지고 별의 크기에 따른 진화속도도 달라지게 된다. 우리는 밑에서 별의 진화 이론에 대해 더욱 자세하게 알아볼것이다. 별의 진화 핵심단계에 대해 집중해보고 질량이 큰 별들의 진화와 질량이 작은 별들의 진화의 차이점에 대해서도 알아보려고 한다.

 

진화를 거치는 별

질량이 별(Star)에 미치는 영향

먼저 우리는 질량이 작은별과 큰별을 나누기 위해 태양을 예시로 들겠다. 태양보다 비교적 작은 별들을 질량이 작다고 기준하여 질량이 작은 별과 큰별의 차이에 대해 알아본다. 은하수에는 질량이 작은 별들이 훨씬 많기 때문에 태양을 기준으로 하면 많은 예시를 들 수 있다. 별의 초기 질량이라는 단어를 기억하시고 아래에서 별들이 시간이 지남에 따라 소멸까지의 단계에서 상당한 질량이 없어지는 과정을 볼 수 있다.

 

적색 거성은 에너지가 생성되지 않은 헬륨 핵에서부터 시작되어 수소가 핵융합을 하는 겉면에 쌓여 있다는것을 기억해주세요. 중력 내부는 인력에 대항할 에너지원이 없는 중심핵은 줄어들고 점차 온도가 상승하여 뜨거워지게 됩니다. 이는 시간이 흐름에 따라서 내부 온도가 주계열일 때의 온도보다 훨씬 더 뜨겁게 상승 할 수 있습니다. 이 일련의 과정들은 삼중알파 과정이라고 부르는데 물리학자들이 원자의 핵을 부를때 알파입자라고 부르기 때문에 이렇게 이름지어졌습니다. 

 

삼중 알파 과정이 질량이 작은 초기 단계의 별에서부터 시작된다고 볼때 이를 계산해 본 결과 중심핵 전체가 헬륨 섬광이라고 부르는 빠른 핵융합으로 점화되게 됩니다. 이때 열을 가하면 핵반응이 더욱 빨라지게 되고 이는 더 많은 열을 공급함으로써 내부 핵반응을 더욱 가속화 시키게 됩니다. 우리는 헬륨 핵 전체를 순식간에 재점화 시키는 폭발적인 에너지 생성을 볼 수 있습니다.

 

우리는 왜 별에서 핵융합의 단계가 두개뿐만 아니라 세개의 헬륨 원자핵을 포함하는지에 대해서 궁금할 수 있습니다. 보통 두개의 헬륨 원자핵이 충돌하는 것이 더 쉬워보이지만 이 충돌의 산물은 안정적이지 않고 매우 빠르게 소멸되기 때문에 안정된 핵 구조를 만들기 위해서는 세개의 헬륨 원자핵이 동시에 결합되어야 합니다. 각각의 헬륨핵이 두개의 양성자를 가지고 있고 그런 양성자들이 서로를 밀어낸다면, 우리는 이에 대해 문제를 볼 수 있습니다. 세개의 헬륨 원자핵을 서로 충돌시켜 달라붙게 하는데에 많은 에너지와 높은 온도를 필요로 하기 때문에 이런 일이 발생할때 별은 탄소핵을 생산해냅니다. 다음 이론2 시간에 이야기를 이어가겠습니다.