천문학에 관심이 있어 항성들을 살펴보다보면 백색왜성, 적색거성, 청색거성, 흑색왜성 등 다양한 색상의 왜성 또는 거성을 많이 볼 수 있습니다. 이 별들은 어떤 기준으로 분류되어 이름 붙여진 것일까요? 백색왜성, 흑색왜성, 적색거성, 청색거성이 무엇인지를 각각 알아보겠습니다.
왜성과 거성
먼저 왜성과 거성의 뜻을 이해하면 각 항성의 구분을 쉽게 알 수 있습니다. 천문학에서 왜성이란 항성 중에 반지름이 작고 광도가 낮은 것을 말합니다. 주로 청년기에서 장년기에 속하는 별들이며 우주 전체에 압도적으로 많습니다. 이에 반해 거성은 주계열성의 시기를 마치고 진화한 별로, 크기가 몹시 크고 밝기도 태양의 10배에서 1만배에 이르는 등 아주 밝습니다.
헤르츠스프룽-러셀도를 살펴보면 항성의 분류와 내부구조, 진화 과정을 이해하는 데 훨씬 도움이 됩니다. 헤르츠스프룽-러셀도에 대해서는 글 마지막에 보충 설명을 넣었으니, 자세한 내용이 궁금하시다면 글을 끝까지 읽어 보시기 바랍니다.
적색거성
스스로 빛나는 별 항성은 탄생하고 나서 일생의 대부분을 수소 핵융합을 일으킵니다. 수소 핵융합은 헬륨을 만들어내고 수소가 거의 다 소모되었을 때 헬륨 등의 핵융합이 시작됩니다. 이 때 별의 중심온도는 섭씨 1억 도까지 치솟게 됩니다. 온도 상승에 의해 항성은 부풀어오르고 표면 온도는 내려가 적색거성이 됩니다.
백색왜성
적색거성이 된 항성 중에 태양보다 8배 이하의 가벼운 별은 차가워진 외부층을 날려버리고 중심핵만 남습니다. 이것이 백색왜성입니다. 백색왜성은 크기는 작지만 매우 고밀도의 천체입니다. 지구 정도의 크기밖에 되지 않는 백색왜성의 무게가 태양과 비슷하기도 합니다.
다만 백색왜성에는 무게의 한계가 있습니다. 이 한계를 찬드라세카르 한계라고 부르는데, 백색왜성이 가질 수 있는 최대 질량이 태양 질량의 1.44배라고 합니다. 그보다 질량이 높을 경우에는 백색왜성이 불안정적인 상태가 되어 대폭발을 일으킵니다.
흑색왜성
흑색왜성은 백색왜성이 아주 오랜 기간동안 식은 후에 더 이상 빛을 내지 않는 상태로 남겨진 항성 잔해를 말합니다. 백색왜성이 흑색왜성이 되려면 매우 긴 시간이 필요하기 때문에 아직은 존재하지 않습니다. 우리 우주는 아직 흑색왜성을 만들 만큼 충분히 나이가 들지 않았기 때문입니다. 예를 들어서 태양이 50억 년 후 백색왜성이 되면 흑색왜성이 되기까지 약 1천 조 년이 걸립니다. 현재 우리 우주의 나이는 137억 년밖에 되지 않았습니다. 따라서 흑색왜성은 현재 실존하지는 않지만 미래를 예측한 가상의 개념이라고 볼 수 있습니다.
청색거성
청색거성은 주계열인 별 중에서 가장 질량이 큰 항성입니다. 뜨겁고 밝았던 항성은 팽창한 후에 청색준거성, 청색거성, 청색초거성, 황색초거성 단계를 빠르게 거치면서 적색초거성이 됩니다. 각 단계에서 진화가 빠르게 일어나기 때문에 청색거성은 적색거성이나 백색왜성에 비해서 훨씬 희귀합니다.
헤르츠스프룽-러셀도
헤르츠스프룽-러셀도에서 왼쪽 위부터 오른쪽 아래까지 가로지르는 띠는 주계열이라고 합니다. 여기에 속한 별들이 주계열성입니다. 왼쪽 위로 갈수록 밝고 뜨거운 별들이고 오른쪽 아래로 갈수록 어둡고 차가운 별입니다. 주계열성 아래로는 백색왜성이 있고, 위로는 거성과 초거성이 분포하고 있습니다.
항성은 백색왜성, 적색거성, 흑색왜성, 청색거성 외에도 더 많은 기준으로 분류될 수 있지만, 위의 4가지 분류만 알아두면 대부분을 이해할 수 있는 것 같습니다. 글이 도움이 되었다면 공감♡을 부탁드립니다. 감사합니다.
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