작성자 고3

 별은 언제나 우리와 함께합니다. 낮에는 머리 위를 환하게 비추는 태양이, 밤에는 작게 반짝이는 별들이 눈에 보입니다. 이런 별들은 어떤 과정을 통해 태어나고 또 죽을까요?

우선 별의 탄생은 밀도가 크고 온도가 낮은 성운에서 시작됩니다. 큰 성운이 수축해 밀도가 커지게 되고, 기체 원반이 나타나고, 중심부에서는 중력 수축에 의해 온도가 상승하고 밀도가 커지면 원시별이 탄생합니다. 이들은 내부 온도가 상승하고 표면 온도가 1,000K에 이르르면 가시광선을 방출하게 됩니다. 수축이 계속되어 중심부 온도가 10,000,000K 가량이 되면 중심부에서 핵융합 반응이 일어나는 주계열성으로 진화하게 됩니다. 이때 질량이 클수록 중력 수축의 속도가 빨라 주계열성에 도달하는 시간이 짧습니다.

주계열성 단계에서는 중심부에서 일어나는 수소 핵융합 반응이 의해 에너지가 만들어집니다. 이 반응에 의해 내부 온도가 올라가고 압력이 커지면 별의 중력과 내부 기체 압력 차에 의한 힘이 정역학 평형 상태가 됩니다. 이때 별의 반지름은 일정하게 유지됩니다. 이러한 주계열성 단계는 일생의 약 90%를 차지하는 안정한 단계입니다. 관측되는 별들도 주계열성이 가장 많습니다. 질량이 큰 별은 수소 핵융합 반응이 빠르게 일어나기 때문에 주계열성으로 머무르는 시간이 짧아지게 됩니다.

수소 핵융합 반응에 사용되는 수소가 고갈되면 별의 단계가 변화하게 됩니다. 이때 중심부의 핵융합 반응이 정지하면 정역학 평형 상태가 깨져 중심부는 수축하게 됩니다. 이 수축에 의해 열에너지가 발생하고 이 열에너지는 중심부 바로 바깥에서 수소 핵융합 반응을 발생시킵니다. 이때 별의 바깥층이 팽창하며 별의 크기가 커집니다. 광도는 내려가 표면 온도가 낮아져 붉은색이 되는데 이 별들을 적색 거성, 적색 초거성이라고 부릅니다.

질량이 태양과 비슷한 경우에는 거성 단계 이후에도 중심부가 계속 수축하게 됩니다. 반지름과 광도, 표면 온도가 변하는 맥동 변광성 단계를 거쳐 행성상 성운이 만들어지고 별의 중심부는 수축에 의해 밀도가 큰 백색 왜성이 됩니다.

질량이 매우 큰 경우에는 중심부의 핵융합 반응으로 철, 탄소 등의 무거운 원소가 생성되다가 핵융합 반응이 멈추면 에너지와 무거운 원소를 방출하는 초신성 폭발을 일으키게 됩니다. 이때 우라늄, 금, 은 등 철보다 무거운 원소들이 생성되며 이렇게 방출된 물질들은 성운의 일부가 되고 여기서 다시 새로운 별이 태어납니다. 초신성 폭발 이후 중심부는 계속 수축해 중성자별이 생성됩니다. 질량이 매우 큰 경우에는 빛도 흡수하는 블랙홀이 됩니다.