별의 일생, 소질량 별, 중질량 별, 대질량 별 그리고 초대질량 별

 

별이란 

 

 표준별이라는 것은 존재하지 않는다. 별은 크고, 뜨거우며, 밝게 빛나는 구체로 자신이 가진 질량, 온도, 색깔부터 밝기와 생애주기에 따라 저마다 다양한 특징을 갖는다. 심지어 겉으로 보았을 때 비슷한 별일 것 같을지라도, 별의 생애 동안 나타나는 내부 변화에 따라 다른 성질이 존재한다. 

 

 우주 내에서 눈으로 관찰할 수 있는 천체는 별들이 대부분으로, 여태까지 알려진 바로는 엄청난 개수의 별들이 존재한다. 우리의 은하계만 해도 이미 수십억 개의 별들이 존재한다. 지구와 가장 가까운 별은 지구로부터 약 4광년 떨어져 있는 켄타우르스 자리의 프록시마이다. 지구에서 가장 먼 별은 다른 은하들 중에 속해 있으며, 현재 기술로는 이를 관찰하는 데 한계가 있다. 그러나 분명한 것은 이 별들로부터 오는 빛이 도달하는 데는 수십억 년이 걸리기 때문에 이 빛을 보는 것은 수십억 년 전 과거를 보는 것과 같다는 것이다.

 

 이 중 태양은 특이하게도 혼자 떨여져 있는 별이다. 대다수의 별들은 짝을 지어 있거나, 무리로 존재하며 성운 등을 구성해 보통 대부분의 별들의 중력 영향권 밖에 있는 무게중심점을 중심으로 공전한다. 쌍성계는 종종 하나의 별이 너무 어두워 지구에서는 관측이 불가능하기도 하다. 이 경우 천문학자들은 별의 공전 움직임을 측정한다거나 혹은 대상으로부터 오는 빛이 일부 막히는 현상 등을 관찰하여 쌍성계를 밝혀내고 있다.

 

 

별의 일생

 

 별도 인간과 같이 태어나고, 성숙기를 겪고 죽음에 다다르면 서서히 빛을 잃다가 결국에는 생을 마감한다. 별들의 죽음은 다양한 형태로 다가올 수 있다. 장관을 연출하는 별도 있고 천천히 슬픈 죽음을 맞이하는 별도 있다. 그러나 한 가지 확실한 것은 죽음이란 인간과 별이 공유하는 하나의 운명이라는 것이다. 

 

 별은 커다란 가스와 먼지 성운 속에서 태어난다. 그리고 그 규모는 우리가 이해할 수 있는 범위를 훨씬 넘어서는 것이다. 별은 가스와 먼지 구름이 응집하면서 생성되는데, 이 때 가스 구름 지역의 밀도가 크게 상승하게 된다. 또한 밀집된 지역에 중력이 가해지면서 가스 구름을 더욱 응축시키며, 커진 중력은 더 많은 물질을 끌어들이면서 다시 밀도가 점점 높아지게 된다. 이 쯤되면 가스 구름은 거의 구형을 띠게 된다. 그리고 별은 절대영도보다 조금 높은 온도에서 서서히 가열되면서 빛을 내기 시작한다. 또한 빠른 속도로 회전하기 시작하면서 원시별의 형태를 갖춘다. 이 시기부터 별은 적외선 망원경으로 감지될 만큼 충분한 빛과 열을 내게 된다.

 

 이 시기에 초기별을 구성했던 성간 물질들은 중심부에 핵을 이루며 온도는 섭씨 약 1,000만도까지 상승하게 되면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 핵융합 작용이 일어나기에 충분한 조건이 조성된다. 이후 별의 생애는 별이 가지는 물질의 양에 따라 결정되게 된다.

 

 

소질량 별

별

 

 소질량 별은 우리 태양의 십분의 일 정보밖에 되지 않는 상성으로 밝기는 상대적으로 약하지만 수십억 년이라는 오랜 활동기간을 가진다. 소질량 별은 표면온도가 섭씨 약 3,500도씨로 상대적으로 낮아 붉은빛을 띠기 때문에 적색왜성이라고 불린다. 적색왜성은 우리 우주에서 가장 흔한 형태의 별이다.

 

중질량 별

 

 중간 정도의 질량을 갖는 별들로써 적생왜성과 우리 태양의 1.5배 정도 사이의 크기를 갖는 항성들이다. 중질량 별로 분류되는 별들은 소질량 별보다는 상대적으로 활동기간이 짧지만 훨씬 흥미로운 생애주기를 갖는다. 특히나 중질량 별에는 우리의 태양도 속하기 때문에 이 계열의 별은 우리의 태양과 비슷한 운명을 갖는다고 볼 수 있다. 

 

 중질량 별은 원시별에서 주계열별로 성숙하면서 약 100억 년 정도 밝게 빛난다. 일단 대부분의 수소가 사용된 이후에는 별의 표면이 내부로 붕괴되었다가 늘어나는 압력과 열로 인해 다시 크게 부풀어 소위 적색거성을 이루게 된다. 이후 탄소와 헬륨 같은 원소들은 중심핵에서 융합 작용을 계속 겪게 되고, 외부 표면은 우주로 흘러가면서 소위 행성상 성운을 이루게 된다. 머지않아 별에는 밀집된 최소한의 중심부만이 남게 되고 점점 그 빛이 흐려져 백색왜성으로 죽음을 맞이한다.

 

 

대질량 별

 

 태양보다 최소 1.5배 이상 질량이 큰 별을 대질량 별이라고 부른다. 대질량 별은 중질량처럼 적색거성으로 부풀기까지 수십억 년이 걸리는 것이 아니라 겨우 수백만 년이라는 비교적 짧은 생을 산다. 대질량 별이 적색거성에서 붕괴하는 순간에는 엄청난 폭발이 일어난다. 초신성 폭발이라고 부르는 이 폭발은 수백만 광년이 떨어진 곳에서도 관칠이 가능할 만큼 더욱 더 수축하여 아주 작지만 질량이 매우 높은 중성자별 혹은 펄서를 형성한다. 

 

 중성자별은 전체 혹은 거의 대부분이 중성자로 구성되어 있으며 상대적으로 적은 빛을 발산한다. 펄서는 자전하는 중성자별로서 회전 시 강한 방사선을 방출한다.

 

초대질량 별

 

 초대질량 별은 우리의 태양보다 100배 이상 큰 별로 초거성이라고 불린다. 이 엄청난 항성 계열은 태양보다 수백만 배 더 밝게 빛나지만 그만큼 비싼 대가를 치러야 한다. 이들의 생은 겨우 수백만 년에 불과하며 이후 엄청난 중력으로 인해 붕괴한다. 이때 중심부의 핵은 엄청나게 밀도가 높아져서 빛조차도 빠져나갈 수 없는 장을 만든다. 한때 우주에서 가장 밝았던 천체는 이후 우주에서 가장 어둡지만 가장 흥미롭고 이색적이기도 한 블랙홀로 변모한다.