시험&논문용 <별의 일생 계산법> 별의 일생, 새로운 계산법, 별이 다채롭게 보이는 이유

별의 일생 계산법에서 먼저 별의 일생을 살펴본다. 이어서 기존 계산법의 오류가 발견되어 새로운 계산법이 필요함과 별이 다채롭게 보이는 이유에대한 연구 결과를 알아본다.

 

별의 일생 계산법에서의 별의 일생 

별도 이 땅에 사는 생명체들이 태어나고 자라고 죽듯이 일생이 있습니다. 밤하늘에 빛나는 별들도 태어나고 빛나며, 별의 중심에서 에너지원이 사라지면 빛을 스스로 발산할 수 없는 암흑의 바위가 되거나 폭발하는 것으로 생애를 마칩니다. 우주는 수많은 먼지와 가스로 가득 차 있습니다. 그리고 하늘의 구름처럼, 먼지와 가스가 뭉쳐진 상태도 있습니다. 만약 이 성운에 주변보다 밀도가 높은 부분이 있다면, 그것은 주변 물질을 끌어당기면서 계속해서 크기가 커집니다. 이 질량이 크면 중력이 더 커서 주변 물질을 끌어당기기 쉬워져 크기가 커집니다. 이렇게 큰 질량의 중심에서, 이제는 수축이 발생함에 따라 압력과 온도가 증가하고 있습니다. 마침내, 압력과 온도는 우리가 상상할 수 없는 수준에 도달하고, 이 거대한 에너지는 수소 핵융합을 일으켜 에너지를 외부로 방출합니다. 이 과정을 통해 원시별이 마침내 탄생합니다. 수소 핵융합 반응은 네 개의 수소 원자가 하나의 헬륨 원자로 합쳐져 많은 에너지를 방출하는 핵 반응을 말합니다. 융합 반응은 높은 온도와 압력에서 일어나 별 안에서 에너지를 생성합니다. 작은 별들은 더 오래 삽니다 갓 태어난 별은 어떤 과정을 겪게 될까요? 별의 일생을 한 마디로 표현하자면, 그것은 끝없는 에너지의 방출이라고 할 수 있습니다. 하지만 무한한 에너지 방출은 언제까지 계속될까요? 답은 꽤 간단합니다. 그 에너지가 다 떨어질 때까지. 그렇다면 별은 얼마나 오래 지속될까요? 별들은 그들이 처음 생성되었을 때 그들의 질량에 따라 다른 수명을 거칩니다. 가장 큰 차이점은 별의 수명입니다. 질량이 큰 별은 수명이 수백만 년에 불과하지만 질량이 작은 별은 수백억 년까지도 수명이 유지됩니다. 그렇다면 왜 질량이 작은 별은 훨씬 더 오래 살까요? 이것은 중력과 관련이 있습니다. 즉, 질량이 클수록 중력의 강도가 크기 때문에 에너지가 많이 사용되고, 질량이 작을수록 중력의 강도가 작아져 에너지가 적게 사용됩니다. 그러므로, 작은 별들은 더 오래 삽니다.

 

새로운 계산법

벨기에 루빈 가톨릭대학교(KU Luven)의 연구팀은 행성상 성운이 우주를 어떻게 그렇게 화려하고 매혹적인 모양으로 수놓는지에 대해 처음으로 상세한 설명을 해주었습니다.이 발견은 나이든 별 주위에 부는 항성풍에 대한 일련의 놀라운 관측에 기초하고 있습니다. 연구팀은 일반적인 합의와는 달리 항성풍은 구형이 아니라 행성상 성운의 모양을 하고 있다는 것을 발견했습니다.이들은 별이 동반한 별이나 외계행성과의 상호작용이 항성풍과 행성상성운을 형성한다는 새로운 사실을 밝혀 과학저널 사이언스에 게재하였습니다. 연구팀은 기존 항성풍 개념을 바탕으로 별의 일생을 계산하는 데 오류가 있을 것으로 보고 새로운 계산법을 내놓아야 합니다. 연구팀은 이 이론을 이 모델에 적용했습니다. 사실 항성풍의 모양은 항성을 둘러싸고 있는 동반자들에 의해 설명될 수 있으며, 차가운 진화된 별들이 항성풍으로 인해 질량을 잃는 속도가 중요한 매개변수가 되었습니다. 모든 관찰은 별에 동반자가 있다는 사실로 설명될 수 있습니다. 다.지금까지, 항성 진화의 계산은 태양과 같은 나이든 별들이 구형 항성풍을 가지고 있다는 가정에 기초해 왔습니다. 하지만, 이번 발견은 이 계산을 크게 바꿀 것으로 예상됩니다.과거에는 항성풍의 복잡성이 고려되지 않았기 때문에 오래된 별의 질량 손실률 추정치가 최대 10배 이상 틀릴 수 있다고 합니다.연구팀은 이것이 별과 은하의 시간흐름에 대한 다른 중요한 특징들의 계산에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 추가 연구를 수행하고 있습니다. 태양이 늙고 죽으면 약한 나선형 항성풍을 형성합니다. 이 연구는 또한 태양이 70억 년 후에 죽었을 때 어떤 모습일지 상상하는 것을 도와줍니다.목성과 토성은 매우 거대하기 때문에, 태양은 그것들이 나선형이든 또는 오늘날 우리가 행성상성운에서 보는 다른 매혹적인 모습이든 간에, 그들의 삶의 마지막 천 년에 영향을 미칠 것입니다. 연구팀의 계산에 따르면, 사라지는 오래된 태양은 약한 나선형 항성풍을 형성할 것으로 예상된다고 합니다.

별이 다채롭게 보이는 이유

죽어가는 별이 부풀어 오르고 식어서 붉은 거성이 됩니다. 그리고 이 적색 거성은 다시 백색 왜성으로 변합니다.적색 거성은 항성풍, 즉 항성이 내뿜는 입자의 흐름을 만들어 질량을 잃는데, 천문학자들은 이와 같은 상세한 관측이 부족하기 때문에 항상 별 모양의 구형이라고 여겨왔습니다.별이 시간이 지나면서 다시 가열되어 항성 복사를 방출하는데, 이것은 폭발하는 항성 물질의 층을 확장시켜 행성상 성운을 형성합니다.수 세기 동안, 천문학자들은  관측된 행성상 성운들이 왜 믿을 수 없을 정도로 다양하고 다채로운지 알지 못했습니다. 이 연구는 성운이 대칭적으로 보이지만 사실 대부분은 결코 둥글지 않다는 것을 발견했습니다. 궁극적으로 적색거성이 될 태양은 당구공처럼 둥글고 어떻게 이렇게 둥근 별이 다양한 모양을 만들 수 있는지 궁금했다고 말했습니다. 연구팀은 차가운 적색 거성 주위의 항성풍을 관측하기 위해 세계에서 가장 큰 전파 망원경인 칠레의 아타카마 사막에 있는 ALMA 전파 망원경 어레이를 사용했습니다.처음으로, 그들은 정확하게 같은 방식으로 각 별에 대한 크고 상세한 관측 기록을 수집했습니다. 이 접근 방식은 데이터를 직접 비교하고 편향을 배제하는 데 중요했습니다. 연구팀은 비교 결과를 보고 매우 놀랐습니다. 이 별의 바람이 대칭적이거나 둥글지 않고 그들 중 일부는 실제로 행성상 성운과 매우 유사하며 반항성은 항성풍의 모양에 영향을 미칩니다. 천문학자들은 다른 종류의 모양을 식별할 수 있습니다. 어떤 항성풍은 원반 모양이고, 다른 항성풍은 나선형을 포함하며, 세 번째 그룹은 원뿔 모양이라고 연구원이 말했습니다.이 사실은 항성풍의 모양이 분명히 무작위로 생성되지 않았다는 것을 나타냅니다. 연구팀은 심지어 죽어가는 별 근처의 다른 질량을 가진 작은 별들이나 무거운 행성들도 다른 패턴을 형성한다는 것을 깨달았습니다.이러한 구성 요소는 너무 작아서 직접 탐지할 수 없습니다. 연구원은 커피에 우유를 넣고 숟가락으로 휘저으면 나선형 패턴을 만들 수 있는 것처럼 동반성은 별 주위를 회전하며 자신과 마주한 물질을 흡수해 항성풍을 형성한다고 말했습니다.