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과학

적색 거성, 청색 거성

kabbala 2012.01.16 15:27
* 적색 거성(red giant): 태양은 중심핵에서 수소가 헬륨으로 바뀌는 핵융합을 통해 빛을 낸다. 중심핵의 수소가 모두 소진되면, 남아있는 껍질 쪽의 수소로 핵융합을 하게 된다. 껍질쪽의 수소의 양이 더 많으므로 밝기는 더 밝아지나, 팽창을 해서 전체의 온도는 내려간다. 즉 색온도는 낮아지고 크기는 커지므로 이를 적색 거성이라고 한다.

* 핵 헬륨 섬광(core helium flash): 핵과 껍질에서 수소가 모두 소진되면 팽창을 멈추고 일시적으로 부피가 줄어들면서 온도가 높아진다. 백만에서 2백만 캘빈 정도의 온도까지 올라가면 이번엔 헬륨이 중심핵에서 핵융합을 시작하는데, 이를 핵 헬륨 섬광이라 한다. 그러나 중심핵에서 일어나므로 밖에서 보이는 것은 아니다.

태양 질량의 0.5배 이하인 항성은 중력이 부족하므로 헬륨 섬광이 일어나지 않을 것으로 추측하고 있다.

* 적색 초거성(red supergiant): 태양 질량의 10배 이상인 항성은 핵과 껍질에서 수소를 모두 소진하면, 헬륨 핵융합을 시작한다.(양자역학과 관련있는 거 같은데 이유는 정확히 모르겠다) 적색 거성보다 더 커지고, 더 밝아진다. 밝아졌더래도 부피 또한 커지므로 색온도는 여전히 낮다.

우리가 관측할 수 있는 가장 큰 별들이 바로 적색 초거성이다. 가장 큰 별로 알려진 큰개자리 VY, 케페우스자리 VV A, 베텔게우스 A, 안타레스 A 등이 적색 초거성으로 알려져있다. 항성이 팽창한 것이므로 질량은 매우 작다.

* 적색 극거대성(red hypergiant): 적색 초거성보다 더 큰 항성을 말한다. 엄청나게 큰 부피 때문에 매우 어두운 것이 특징이다. 아직 구체적으로 연구되어 있진 않은 듯 하다.

큰개자리 VY가 비교적 어두운 편이기 때문에 적색 극거대성으로 분류되기도 하며, 케페우스자리 RW는 케페우스자리 VV A보다 작지만 어두워서 극거대성으로 알려져있다.

* 밝은 거성(bright giant), 준거성(subgiant): 밝은 거성은 거성과 초거성 사이의 밝기, 준거성은 거성과 주계열성 사이의 밝기로 변화 중간 단계로 추측. H-R 도표에서 일정 집단을 형성하고 있다.

* 백색 왜성(white dwarf): 헬륨까지 소진한 적색 거성 또는 적색 초거성이 중력으로 밀집한 형태로, 더이상 핵융합은 일어나지 않는다.

백색 왜성의 크기는 작으므로 밀도가 매우 높다. 가장 먼저 관측된 백색왜성으로 알려진 시리우스 B는 지구 5배 정도 크기이지만 질량은 태양보다 커서 무려 400kg/cm^3의 밀도로 추측된다.

* 중성자별(neutron star): 백색 왜성의 질량이 찬드라세르카 한계(태양 질량의 1.44배. 구성 물질에 따라 정확한 값은 변함) 이상인 경우 중력이 너무 강해 원자 구조조차 파괴되어 중성자가 원자핵에서 이탈해있는 상황일 것으로 추측되는 별. 물론 정확한 건 모른다.

태양 질량의 3배를 넘어가면 블랙홀이 될 것이라 추측한다.

* 초신성(supernova): 헬륨까지 소진한 적색 초거성이 갑자기 중력 붕괴를 일으키며 큰 충격파를 발생하거나(Type II), 백색 왜성이 되어가는 과정에서 질량이 찬드라세르카 한계를 넘어서며 핵분열을 하며 폭발한다.(Type I)

폭발하여 성운을 만들기도 한다.

* 청색 거성(blue giant), 청색 초거성(blue supergiant): 질량이 매우 큰 별이 수축하는 것으로 적색 거성이나 적색 초거성이 수축하는 과정인 것으로 추측된다. 적색 거성에 비해 매우 드무나, 색온도가 높은 밝은 빛을 내뿜기 때문에 밤하늘에 보이는 별들의 대부분이 청색 거성이다. 수가 적은 것은 그 수명이 짧기 때문인 것으로 추정하고 있다.

* 위에서 언급한 별의 상태는 한방향으로만 진행되는 것이 아니라 구성 물질이나 질량, 주변 천체의 중력 등에 의해 변화하는 것으로 추측된다. 예를 들면 청색 거성이었다가 다시 적색 거성이 되는 경우도 있는 것으로 본다.

* 이름만 알아서는 별 소용없는 거 같고, 그 과정도 잘 이해가 안 간다. 각 물질들의 상황을 실제로 시뮬레이션 할 수 있어야 하는 거 같다. 나중에 생각해보자.


* 위키백과를 참고하였습니다.
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