질량이 태양과 비슷한 별의 생성/진화 과정

[공통 과학] 질량이 태양과 비슷한 별의 생성 및 진화 과정은?


주계열성, 적색 거성, 행성상 성운, 백색 왜성

오늘은 별의 탄생과정과 주계열성, 적색 거성, 행성상 성운, 백생 왜성의 탄생과정에 대해 알아볼 것이다. 이들은 질량이 태양과 비슷한 별들로, 주로 수소와 헬륨이 모여 탄생하고, 내부에서 일어난 핵 융합반응으로 헬륨과 탄소가 생성되면서 진화했다.

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질량이 태양과 비슷한 별의 생성과 진화 과정에 대해 알아보자.

별의 탄생 과정 (주계열성)

질량이 태양정도인 별의 진화과정을 이해하기 위해 우선 일반적인 별의 탄생 과정에 대해 알아보자. 그 과정은 다음과 같다.

1)가스 구름 형성

-우주상에 분포하는 수소와 헬륨으로 이루어진 성간 물질이 모여서 가스 구름이 형성된다.

2)성운 형성

-가스 구름이 중력에 의해 수축하여 성운이 형성된다. 성운은 성간 물질이 모여 있는 구름과 유사한 모양의 천체이다.

3)원시별 형성

-온도가 낮은 성운이 중력에 의해 수축/밀집 되면서 원시별이 형성 된다. 이때, 내부의 압력과 온도는 점차 상승한다.

4)별 탄생

-원시별 형성 과정에서 온도가 높아져 1000만 켈빈 이상이 되면 수소 핵융합이 일어나 스스로 빛이 나는 주계열성이 탄생한다.

별의 탄생이후, 적색거성이 탄생하는 과정

적색거성은 말 그대로 붉은색의 거대한 별이다. 주계열성이 적색 거성이 되는 과정은 다음과 같다.

1)수소 핵융합 반응 발생

-주계열성은 수소 핵융합을 통해 스스로 빛을 내는 별이다. 주계열성의 중심부에서 4개의 수소가 1개의 헬륨 원자핵이 되는 핵융합 반응이 발생한다. 

2)팽창에 의한 온도 하강으로 붉은 빛을 띄게 된다.

-수소 핵융합 반응에 의해 중심부의 수소가 모두 헬륨으로 융합되면 중심부의 온도가 점차 식기 시작한다. 온도가 낮아진 중심부는 점차 수축하기 시작하고, 수축에 의해 발생한 열이 중심부 근처의 수소층을 가열하여 별은 팽창하게 된다. 이러한 팽창에 의해 별의 온도가 낮아지면서 적색의 거대한 별인 적생 거성이 형성된다.


적색 거성에서 탄소의 생성

한편, 수소 핵융합 반응 중 중심부가 계속 수축하여 온도가 증가하여 1억 켈빈 이상이 되면, 헬륨 핵융합반응에 의해 탄소가 생성된다. 이때, 다음과 같이 태양과 비슷한 별의 내부 구조가 만들어 지게 된다.

적색 거성과 탄소




행성상 성운과 백색 왜성 형성

중심부의 헬륨 핵 융합 반응이 끝나 헬륨이 모두 탄소로 바뀌게 되면 중심부는 수축하여 백생 왜성이 되고, 헬륨 핵 융합 반응에 의해 뜨거워진 바깥 부분은 계속 팽창하여 백생 왜성이 형성된다.
(중심부:행성상 성운 / 바깥부: 백색 왜성)


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