질량이 태양보다 더 큰 별의 진화 과정: 초거성, 초신성, 중성자별, 블랙홀의 특징

[공통 과학] 질량이 태양보다 큰 별의 진화와 원소의 생성 과정


주계열성, 초거성, 초신성, 중성자별, 블랙홀

오늘은 질량이 태양보다 큰 별이 어떻게 진화하고 그 종착점에서는 어떻게 되는지 요약해보고자 한다. 우주 공간에 퍼져있는 성간물질이 더 많은 양으로 밀집하게 되면 태양보다 질량이 큰 주계열성이 형성되는데, 이들은 태양과 비슷한 주계열성과는 다른 경로로 진화를 하게 된다.

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질량이 태양보다 큰 별의 진화 과정에 대해 알아보자.

주계열성 까지는 동일

질량이 태양보다 큰 별역시 지난번에  소개한 질량이 태양과 비슷한 별들의 진화 과정과 유사하다 (질량이 태양과 비슷한 별의 생성 및 진화 과정). 우주 공간에 퍼져있는 성간 물질(수소와 헬륨 등으로 구성)이 가스 구름을 형성하고, 이들이 중력에 의해 수축하여 성운, 원시별이 되며 이 과정에서 발생한 열에 의해 수소 핵융합 반응이 시작되어 스스로 빛을 내는 주계열성이 된다. 

초거성으로 진화

주계열성 중 질량이 태양보다 큰 별들은 초거성으로 진화한다. 수소 핵융합 반응을 통해 중심부의 모든 수소가 헬륨으로 바뀐 뒤 중심부의 수축이 일어나고, 수축에 일어난 열에 의해 주변부가 팽창하여 초거성이 된다. 초거성의 중심부가 계속 수축하게 되어 온도가 1억 켈빈 이상으로 올라가면 헬륨 핵 융합 반응에 의해 탄소가 생성되고, 이후 산소, 규소등이 차례대로 생성된 뒤 철의 핵까지 생성되게 된다.


초신성으로 진화

초거성의 중심부의 핵 융합반응이 끊임없이 일어나 철로 이루어진 핵이 만들어지는 경우 핵융합 반응이 종결된다. 핵융합 반응이 종결됨으로써 중심부는 극심한 수축을 겪게 되는데, 이 수축에 의해 폭발이 발생하면서 매우 밝은 초신성이 탄생한다. 폭발이 발생하면 매우 많은 양의 에너지가 발생하게 되는데, 이 에너지는 새로운 핵 융합 반응의 원동력이 되어 구리, 금, 납, 우라늄 등의 원소를 추가로 생성한다.


중성자별 혹은 블랙홀로 진화

초신성 폭발이 끝난 뒤 초신성은 2가지 경로로 변화할 수 있다. 첫번째 경로는 밀도가 매우 큰 중성자 별이 되는 것이고, 두번째 경로는 계속된 수축에 의해 블랙홀을 형성하는 것이다. 

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