항성이 스스로 빛을 낼 수 있는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요.
항성은 행성과 다르게 스스로 빛을 낼 수가 있다고 하던데요.
항성은 어떻게 스스로 빛을 낼 수 있는 건가요?
그 원리가 궁금하네요.
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
항성이 스스로 빛을 내기 위해서는 핵융합반응을 해야 하는데 핵융합반응은 높은 온도와 압력을 기준으로 중심부에서 수소 원자핵이 서로 가까워지고 두 수소 원자핵이 서류 융ㅎㅂ하며 헬륨원자핵을 형성하며 핵융합을 하게 됩니다. 이 과정에서 아이슈타인의 유명한 질량-에너지 등가 공식인 E=mc2을 살펴보면 그만큼의 질량결손이 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정을 거치게 되고 보통의 이러한 반응을 가지고 우리는 양성자-양성자 연쇄반응(PP반응)이라고 이야기를 하죠. 이는 우리의 태양이 내는 에너지이며 태양보다 더 질량이 큰 항성은 CNO 순환 과정을 통해 탄소,질소,산소가 촉매가 되어 수소와 헬륨을 융합시키는 과정을 거치게 되는것입니다!
항성은 수소, 헬륨 등의 기체 등이 모여 이루어진 천체입니다. 성운에서 이들이 중력수축에 의해 수축하는 과정에서 중심부의 온도가 상승하고, 그 결과 수소의 핵융합으로 헬륨이 만들어지는 수소핵융합반응이 일어납니다. 이로 인해 항성은 내부의 수소를 융합시키는 과정에서 에너지가 발생하고 열과 빛을 내게 됩니다. 중심핵에서 수소핵융합 반응이 일어나는 단계를 주계열 단계라고 합니다. 중심핵의 수소가 모두 소진되면 별은 다시 수축하며, 이 과정에서 중심핵 근처의 온도가 수소핵융합반응을 할 수 있는 온도가 되면 중심핵 바깥에서 수소핵융합 반응이 일어나는데, 이를 수소껍질 연소라고 합니다. 수소껍질 연소가 일어나는 동안 별의 외부는 팽창하지만 중심핵은 수축합니다. 중심핵은 더욱 수축하여 1억K가 되면 중심핵을 이루고 있는 헬륨이 핵융합반응을 시작하여 다시 팽창하게 됩니다.
도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.