5. 별의 생과 사 : 물질의 순환

1. 별의 탄생과 진화 : 물질의 기원

가. 빅뱅과 함께 탄생한 원소

수소(H), 헬륨(He), 리튬(Li)

나. 별(Star)

- 수소(H), 헬륨(He), 리튬(Li)를 제외한 원소들이 탄생한 곳

- 이 우주를 이루는 원소들의 공장

1) 별은 영원할까?

- 안타깝게도 별은 탄생이 있으면 죽음이 있다.

2) 밤하늘의 별과 별사이의 빈공간에는??

* 성간(星間) : 별과별 사이 *

성간에 사이에도 물질이 존재한다. 이를 성간물질(星間物質)이라고 한다.

- 성간물질이 존재하며, 온도가 낮아 눈으로 관찰이 안되는 것 뿐이다.

- 온도는 약 영하 100도 이하라고 한다.

구름처럼 보인다고 하여 성운(星雲)이라고도 불린다.

이 곳에서 수 많은 별들이 탄생을 한다.

다. 별의 탄생

차가운 성간에서 어떻게 높은 온도의 별이 탄생하는 것일까?

이유는 중력에 있다.

질량을 갖고 있는 모든 물질에는 중력이 존재한다.

성간구름의 양이 많아지면 중력이 증가한다.

질량이 충분히 커서 밖으로 작용하는 압력을 능가하는 중력이 생기면

성간구름은 수축을 하게 되며, 중력은 열에너지로 변환되어 별이 탄생하게 된다.

무조건 별이 되는 것은 아니다.

수소핵융합을 통해 1000만도 이상 높아져야 태아별(원시별)이라고 할 수 있다.

 

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Star

위에 사진처럼 원시별들은 두꺼운 성간구름에 둘러싸여 관찰하기 매우 어렵다.

적외선 파장을 이용하여야 두꺼운 성간구름안에 별을 확인 할 수 있는 것이다.

라. 행성계의 탄생

기체덩어리의 회전력이 상승하고 >> 적도부분 원심력 상승한다.

이에 원반이 생성 >> 원시별과 원반이 형성

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_system

원시별 주변에 원반에 행성이 나타난다.

우리가 살고 있는 태양계도 행성계 중의 하나일 뿐이다.

마. 핵융합

별의 중심부에서 일어나는 현상

엄청나게 높은 열을 방출한다.

4개의 수소원자가 1개의 헬륨으로 바뀌면서 발산하는 에너지

4개의 수소원자 질량은 4.032

1개의 헬륨원자 질량은 4.003

약 0.029의 질량이 소실되어 에너지가 되는 것이다.

이렇게만 알아둡시다.

양성자, 중성자 이야기가 나오는데 이해를 못했습니다.

2. 별의 죽음으로 비옥해지는 우주물질

* 성간물질 : 별과 별 사이의 물질

* 수소, 헬륨, 리튬 : 빅뱅으로 만들어진 원소

* 헬륨보다 무거운 원소 : 별로부터 만들어짐

* 별은 성간구름의 중력수축과 수소핵융합으로 에너지를 방출하면서 탄생

수소핵융합 >> 헬륨 >> 탄소 >> 질랴이 큰 원소 >> 철

가. 태양 탄생 이전의 물질들

철, 니켈, 알루미늄, 우라늄, 금, 은

태양 탄생당시 성간물질에 포함되었던 것들

나. 철보다 무거운 원소들은 어떻게 만들어졌을까?

1) 별의 죽음

- 별이 죽게 되면서 그 안에 있던 물질들이 방출하게 되는 것이다.

2) 백색왜성 : 가벼운 별의 죽음

- 행성상성운 : 백색왜성의 외부로 중력이 낮아져 발생,

스스로 합성했던 원소들은 우주공간으로 퍼진다.

3) 초신성 : 무거운 별의 폭발적인 죽음

- 핵융합을 멈추면 중력에 대항할 힘이 없어져 중심부가 붕괴가 된다.

(중성자별 혹은 블랙홀이 된다)

- 중심부 물질들이 가지고 있던 중력에너지가 초신성 폭발함

- 이 과정에서 철보다 무거운 원소들이 만들어짐

원소들은 행성상운, 초신성잔해에서 있게 된다.