1. 항성의 정의
항성(Fixed Star / 붙박이별)은 행성(Planet / 떠돌이별)에 반대되는 개념으로, 행성처럼 움직이는 별이 아닌, 한자리에 위치한 별이다. 그야말로 진짜 별이다.
가장 익숙하고 친숙한 항성은 태양이다. 그 외에 밤하늘에서 볼 수 있는 빛나는 많은 별들도 항성이다.
인간이 가장 오래전에 관측한 항성은 원시시대에도 있었던 태양과 별일 것이다.(달은 행성이다.) 원시시대의 인간은 낮에는 어둠을 비추는 태양이라는 항성을 보았고, 밤하늘에서는 빛나는 별을 보았을 것이다.
이러한 손에 닿을 수 없는 존재이자, 두려움과 어둠을 밝히는 해를 보고, 종교적 대상으로 삼기 시작했으며, 이는 이집트나 서구 문명에서 태양신을 모태로 종교가 생겨난 것과 일치한다.
이렇듯 오래전부터 항성은 관측되었기 때문에 이러한 항성에 대한 오래전 기록도 남겨져있다. 기원전 1534년 고대 이집트에서도 항성에 대한 기록이 있을 정도이니 얼마나 인간의 삶에 크게 영향을 끼쳤는지 알 수가 있다.
2. 항성이 빛나는 이유
태양도 밤하늘의 별도 빛이 난다.
(다만 밤하늘의 별은 낮에도 빛을 내고는 있지만 태양빛이 너 밝기 때문에 그 빛에 가려져 낮에는 별을 볼 수가 없다.)
이러한 항성이 빛나는 이유는 중심부에서 일어나는 핵융합 반응에 의해 에너지가 방출되기 때문이다.
3. 항성의 탄생과 진화
항성은 우주의 다른 별들이 그렇듯 먼지와 가스의 밀도가 높은 곳에서 생성된다. 이러한 먼지, 가스의 밀도가 높은 것을 거대 분자 구름이라고 부르는데, 이 거대 분자 구름이 불안정해져서 여러 조각들로 깨지게 되면 각각의 조각들이 원시별이 되는 것이다. 이 원시별의 중심핵 부분이 충분히 밀도가 높고 뜨거워지면 핵융합 반응에 따라 빛을 내게 되며 주계열성(main sequence star / 지름과 질량이 태양과 비슷한 왜성)이 탄생된다. 이후 이 주계열성은 별의 질량에 따라 다르게 진화하는데, 질량이 큰 별의 경우 중심핵에서 수소연료를 태우다가 이 수소가 헬륨으로 바뀌게 되고 헬륨을 태우기 시작하는데 헬륨을 다 태우기까지 적색거성의 상태에 머문다.
헬륨을 다 태우면 그 이후에는 헬륨보다 무거운 원소들을 태우면서 또 진화한다.
4. 항성의 소멸
항성은 소멸되기도 한다. 다만 항성의 일종인 태양이 소멸된다면 지구는 종말을 맞이할 것이다.
다행히도 태양의 수명은 약 100억 년이라 한다. 태양계는 탄생이래 현재까지 약 46억 년이라는 시간을 지내온 것으로 알려져 있기 때문에 태양의 수명은 아직도 반 이상 남아있는 상태이다.
이 태양의 수명은 위에서 알아본 바와 같이 태양의 내부에서도 수소를 태우는 핵융합 반응이 일어나고 있는데, 태양의 질량을 보아 내부의 수소 양을 계산해 보았을 때 추정된 자료이다.
항성의 수명에 영향을 주는 것은 질량 차이이다. 질량이 클수록 태울 수 있는 연료가 많은 것이기 때문에 수명이 길 것 같아 보이지만, 단순히 연료를 태우는 것이 아니라 핵융합이라는 방법으로 연료를 소모하는 것이기 때문에 다른 방식으로 계산을 해야 한다. 그리고 질량이 클수록 무거울수록 항성의 수명이 더 짧다. 따라서, 태양보다 작은 항성은 태양보다 수명이 길다.
무거운 항성의 내부는 스스로의 중력에 의해 그만큼 압력이 높아지는데 압력이 높아짐에 따라 온도도 높아지게 된다.
예를 들어, 태양보다 10배 높은 질량을 가진 별의 중심부는 높은 압력에서 온도도 1억 도가 될 것인데, 핵융합 반응에 따르면 온도가 약간 상승하더라도 반응 속도가 급격히 빨라지게 되므로 태양보다 10배 높은 질량의 가진 별은 밝기면에서 태양보다 1만 배 이상 밝기를 가질 것이다. 이렇게 밝게 빛나는 것은 그만큼 핵융합을 위한 연료 소비도 빠르다는 뜻인데, 모든 연료를 다 소진한 항성은 초신성 폭발로 일생을 마치게 된다.
초신성 폭발 후에 중심에 남은 물질은 중성자 별이 되거나 블랙홀로 진화한다.
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