태양의 생애에서 가진 수소를 다 태우고 핵융합을 마치나요?
우리의 시간으로는 꺼지지 않는 태양도 긴우주의 시간으로는 언젠가 죽게 될텐데
현재의 핵융합은 중심부의 수소를 원 료로하여 이루어진다고 하는데
밀도와 온도가 상대적으로 높지않는 표면을 비롯한 다른 부위에 분포하는 수소는 어떻게되는 건가요?
태양전체로 그리고 수명주기로 봤을때 가진 수소를 어느정도 태우고 운명을 다하나요?
안녕하세요!! 대견한오솔개님!! :) 좋은아침이네용!
별의 생애의 과정을 이해하기 위해서는 우선 태양질량을 기준으로 살펴보면 가장 이해가 쉽습니다. 이를 위해선 pp반응과 cno반응이 무엇인지 이해를 해야하는데요! pp 반응은 양성자-양성자 연쇄 반응이라고도 불리며, 수소 원자핵(양성자)이 서로 결합하여 헬륨 원자핵을 만드는 반응입니다. 이 반응은 태양과 같은 질량이 작은 별에서 주로 일어나며, 반응 속도가 느리기 때문에 태양은 약 100억 년 정도 지속될 것으로 예상됩니다. cno 반응은 탄소-질소-산소 순환 반응이라고도 불리며, 수소 원자핵이 결합하여 헬륨 원자핵을 만드는 과정에서 탄소, 질소, 산소 원자핵이 촉매 역할을 합니다. 이 반응은 질량이 큰 별에서 주로 일어나며, 반응 속도가 빠르기 때문에 질량이 큰 별은 수명이 짧습니다.
이에 따라 pp반응이 이루어지고 있는 현재 우리의 태양은 현재 주계열성 단계에 있으며, 중심부에서 수소를 헬륨으로 변환하는 핵융합 반응이 일어나고 있습니다. 이 단계는 태양 생애의 대부분을 차지하며 약 100억 년 동안 지속됩니다. 현재 태양은 이 단계에서 약 45억 년을 보냈습니다. 이 이후의 단계는 적색 거성 단계로서 중심부의 수소가 거의 소모되면, 태양은 중심부의 헬륨을 태우기 시작하며 외곽층이 팽창하여 적색 거성이 됩니다. 이 단계에서 태양의 크기는 현재의 수십 배로 커지며, 수소 껍질에서 헬륨으로 변환되는 핵융합 반응이 일어납니다. 헬륨 핵융합은 적색 거성 단계의 후반부에서는 중심부에서 헬륨이 탄소와 산소로 변환되는 핵융합 반응이 시작됩니다. 이 과정은 상대적으로 짧은 기간 동안 지속됩니다. 마지막은 행성상 성운 단계이고 헬륨 핵융합이 끝나면, 태양은 외곽층을 방출하여 행성상 성운을 형성합니다. 중심부에는 백색 왜성이 남게 됩니다. 백색 왜성은 더 이상 핵융합 반응을 하지 않는 매우 밀도가 높은 별의 잔해입니다. 결국, 태양은 모든 수소를 다 태우지 않고 생애를 마감합니다. 태양의 중심부에서만 수소가 헬륨으로 변환되며, 외곽에는 여전히 많은 수소가 남아 있습니다. 또한, 헬륨이 탄소와 산소로 변환되는 핵융합 반응이 끝나면 더 이상 핵융합 반응이 일어나지 않으며, 태양은 백색 왜성으로 남게 됩니다.
