태양이 고온으로 계속해서 불을 낼 수 있는 이유가 궁금해요?

Question

우주라는 공간에서 성냥불을 붙여도 불이 붙는지는 모르겠지만

불은 산소가 있는 곳에서만 붙일 수 있다면,

우주에서 태양이 고온으로 계속해서 불을 낼 수 잇는 이유가 무엇인지 알고싶어요?

Answer 1

안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.

태양은 핵융합 반응을 통해 에너지를 생산합니다. 이는 수소 원자가 엄청난 압력과 고온의 상태에서 헬륨 원자로 변환되는 과정입니다. 이 과정에서 어마어마한 양의 에너지가 방출됩니다. 태양의 중심에서는 매우 높은 온도(약 1500만°C)와 고압이 유지되며, 이로 인해 수소 원자핵(양성자)들이 서로 충돌하여 헬륨을 만듭니다. 이 과정에서 질량의 일부가 에너지로 변환됩니다. 이는 아인슈타인의 질량-에너지 등가 원리(E=mc²)에 의해 설명됩니다. 질량이 에너지로 변환되면서 엄청난 양의 열과 빛이 방출됩니다. 태양의 고온과 밝음은 바로 이 핵융합 반응에서 나오는 에너지 때문입니다. 산소가 필요 없는 이 과정은 중력에 의해 압축된 수소로 인해 자연스럽게 발생합니다. 태양 내부의 강력한 중력은 핵융합을 유지시키는 주요 요소입니다. 지구에서의 불은 산소가 연료와 결합할 때 발생하는 화학적 연소 반응입니다. 반면에 태양에서 일어나는 것은 핵반응입니다. 핵융합은 원자핵 간의 충돌로 인해 발생하는 에너지 방출 과정이기 때문에 산소와 같은 연소 촉매제가 필요하지 않습니다. 우주 공간은 진공에 가깝고 산소가 거의 없기 때문에, 지구에서처럼 성냥불을 붙이는 것은 불가능합니다. 하지만 태양은 산소 없이도 중력과 고온, 고압으로 인해 계속해서 에너지를 생성할 수 있습니다. 태양은 아직도 수소를 핵융합 시켜 헬륨으로 변환하는 단계에 있으며, 앞으로 수십억 년 동안 이 과정을 계속할 것입니다. 태양 내부의 수소가 고갈되면 헬륨이 핵융합되기 시작하며, 결국 태양은 점차 붉은 거성 단계로 진입하게 됩니다.