_항성천문학&우리은하천문학

항성천문학

 

항성 및 그들의 진화과정을 연구하는 천문학분이야이다. 

항성 및 그들의 과정을 아는 것은 우주를 이해하는 데 있어 매우 중요한 역할을 한다. 

천체물리학은 관측 및 이론, 항성 내부 컴퓨터시물레이션을 통해 항성 연구에 기여해오고 있다.

 

항성 생성은 거대분자구름으로 알려진, 먼지와 가스의 밀도가 높은 곳에서 시작된다.

(분자 구름 불안정 ➡️ 중력에 인해 부자구름 붕괴 ➡️ 조각난 분자구름 조각들은 원시별을 형성)

중심핵 부분이 충분히 밀도가 높고, 뜨거워지면 핵융합 작용이 시작되며, 주계열성이 탄생하게 된다. 

중원소는 항성의 내부에서 만들어진다. 

(중원소: 수소,헬륨,리튬보다 무거운 모든 원소들)

주계열성을 벗어난 항성의 진화 과정은 주로 별의 질량에 의해 결정된다.

별이 질량이 크면 클수록 더욱 밝아지며 중심핵에서 수소 연료를 더 빨리 태운다.

시간이 지나면서 별이 갖고 있던 수소가 헬륨으로 모두 바뀌게 되면 항성은 진화하기 시작한다.

헬륨 융합이 일어나기 위해서는 중심핵의 온도가 더 뜨거워져야 하기 때문에

항성의 중심핵 밀도는 증가하며, 부피 또한 커지게 된다.

부피가 증가한 항성은 헬륨을 다 태울 때까지 잠시 동안 적색거성단계에 머무른다.

질량이 매우 큰 별들의 경우 헬륨보다 무거운 원소들을 태우는 일련의 진화 단계를 따로 걷게 된다.

 

항성의 최후도 마지막에 남은 별의 질량에 따라 달라진다.

태양정도 질량을 갖는 별은 행성상 성운의 형태로 질량을 방출하고 중심부에 백색왜성을 남긴다.

주계열성 시절 질량이 태양의 8배 이상이었던 별들의 경우 중심핵이 붕괴하면서 초신성으로 일생을 마친다.

 

초신성 폭발 후 중심에 남은 물질은 중성자별이 되거나,

폭발 후 남은 질량이 태양의 3배가 넘는 경우 블랙홀로 진화한다.

서로 가까이 붙어 있는 쌍성의 경우 더욱 복잡한 진화 과정을 겪게되는데

주성에서 나온 물질이 반성인 백색 왜성으로 흘러들어가서 신성폭팔을 일으키키때문이다. 

 

행성상 성운 및 초신성은 중원소를 성간 공간에 퍼뜨리는 중요한 역할을 한다.

생명체가 탄생할 재료를 공급하는 역할도 한다.

만약 행성상 성운 및 초신성이 없다면 새롭게 탄생하는 별들과 행성들은 수소와 헬륨으로만 이루어질 것이고, 

지구형 행성은 생겨날 수 없기 때문이다.

 

 

우리은하천문학

 

지구가 속한 태양계는 우리 은하의 중심을 공회전 하고 있다.

국부 은하구에 속해 있는 막대나선은하인 우리은하 에 속해있다.

가스, 먼지, 별, 암흑물질 등이 서로의 중력을 통해 묶여 우리은하를 구성하고 있고

공통 질량중심을 축으로 회전하고 있다.

 

태양계는 성간 먼지를 포함하는 바깥쪽 나선팔에 위치해 있기 때문에

먼지가 시야를 가려, 지구에서 관측 가능한 우리 은하의 모습은 제한적이다. 

우리 은하 중심부에는 막대 모양의 팽대부가 있으며,

은하 중심에는 거대한 블랙홀이 있는 것으로 생각되어지고 있다. 

 

은하중심부는 바깥쪽으로 소용돌이처럼 퍼져나가는 네 개의 나선팔로 둘러싸여 있다.

(나선팔은 금속함량이 많고 젊은 항성종족별들이 탄생하는 곳이다.)

은하 원반을 구형의 은하 헤일로가 둘러싸고 있는데,

여기에는 주로 늙은 항성종족 별들과 구상성단(별들이 조밀하게 뭉친)들이 분포하고 있다.

별들 사이에는 가스와 먼지 등으로 이루어진 희박한 성간물질이 분포하고 있다.

 

성간 물질의 밀도가 높은 곳에서는 수소 분자 및 다른 원소들로 구성된 분자구름이 만들어지고, 이 곳에서 별들이 탄생한다. 

별의 생성은 처음에는 분자구름이 밀집된 암흑 성운의 형태로 시작되며,

압축,붕괴 과정을  거쳐 원시별이 된다. 

질량이 큰 별들이 태어나는 곳의 주변은 빛을 방출하는 가스와 플라스마로 이루어진 H II 영역으로 진화한다.

무거운 별들은 강한 항성풍을 방출하고 초신성 폭발로 일생을 마치는데, 이로 인해 주변의 성간물질이 흩어지게 된다.

때로는 여러 별들로 이루어진 산개 성단이 만들어지기도 하는데,

산개 성단의 별들은 점차 흩어지게 되면서 우리 은하의 항성 종족에 편입된다.

 

우리 은하 및 외부 은하에 대한 운동학적 연구를 통해

보이는 물질보다 더 많은 질량이 존재한다는 사실을 알게 되었다.

빛을 내지 않지만 질량은 가지는 암흑물질의 본질은 아직 규명되지 않았으나, 

암흑물질 헤일로가 우주에 있는 물질의 거의 대부분을 차지하는 것으로 보인다.