I. 우주의 기원과 진화 I-2. 우주의 진화 1. 별의 진화와 원소의 생성

솜브레로은하NGC4594,처녀자리

별의 진화 과정에서 무거운 원소가 만들어지는 과정을 설명할 수 있다. 학습목표 별이 진화하는 과정을 설명할 수 있다. 별의 진화 과정에서 무거운 원소가 만들어지는 과정을 설명할 수 있다.

I-2. 우주의 진화 1. 별의 진화와 원소의 생성 자연계에 존재하는 여러 가지 원소

2. 성간 물질과 별의 탄생 성간 물질: 별과 별 사이에 분포하는 기체와 티끌 I-2. 우주의 진화 2. 성간 물질과 별의 탄생 성간 물질: 별과 별 사이에 분포하는 기체와 티끌 10K의 낮은 온도, 고밀도 상태의 성간 물질에서 별이 만들어짐. 수축하면서 점차 온도가 올라가면서 원시별 형성 온도 1000만 K가 되면 수소 핵융합 반응이 시작됨 → 주계열성 성간 물질 원시별 주계열성 성간 물질 원시별 주계열성

3. 태양 정도 질량을 가진 별의 진화 질량이 클수록 수명이 짧다. 주계열성 적색 거성 행성상 성운 백색 왜성 I-2. 우주의 진화 3. 태양 정도 질량을 가진 별의 진화 질량이 클수록 수명이 짧다. 주계열성 적색 거성 행성상 성운 백색 왜성

3-1.주계열성 단계 주계열성의 내부 구조 수소 핵융합 반응이 일어난다. 4H → He + 에너지 I-2. 우주의 진화 3-1.주계열성 단계 수소 핵융합 반응이 일어난다. 4H → He + 에너지 중력과 압력으로 인한 힘이 균형을 이룬다. 수소 핵융합 반응으로 헬륨이 생성된다. 질량이 큰 별일수록 밝고 반지름이 크다. 질량이 큰 별일수록 주계열성으로서 지속 기간이 짧다. 주계열성의 내부 구조

V-1. 광물과 암석 3-2.적색거성

3-2.적색 거성 단계 주계열성 단계에서 수소가 고갈되면서 중심핵 수축 → 중력 수축 에너지 발생 I-2. 우주의 진화 3-2.적색 거성 단계 주계열성 단계에서 수소가 고갈되면서 중심핵 수축 → 중력 수축 에너지 발생 수소 핵융합 반응이 중심핵 바깥쪽에서 일어나고, 중심 온도가 높아져 헬륨 핵융합 반응이 일어남. → 탄소 생성 반지름이 커지고 표면 온도가 낮아진다. 적색 거성으로 진화

V-1. 광물과 암석 3-3.행성상 성운과 백색왜성

핵융합 반응의 연료가 모두 고갈되면 탄소핵의 수축 → 중력 수축 에너지의 발생으로 별은 팽창하면서 중심핵과 분리 I-2. 우주의 진화 3-3. 행성상 성운과 백색 왜성 단계 핵융합 반응의 연료가 모두 고갈되면 탄소핵의 수축 → 중력 수축 에너지의 발생으로 별은 팽창하면서 중심핵과 분리 → 행성상 성운 형성 행성상 성운으로 별을 구성하던 물질은 우주 공간으로 방출 탄소핵은 계속 수축하여 밀도가 큰 백색 왜성이 됨.

4. 질량의 10배 이상인 별의 진화 초거성은 태양 반지름의 수백 배 크기 주계열성 초거성 초신성 폭발 I-2. 우주의 진화 4. 질량의 10배 이상인 별의 진화 질량이 큰 별일수록 전체적인 수명이 짧다. 초거성은 태양 반지름의 수백 배 크기 주계열성 초거성 초신성 폭발 중성자별, 블랙홀

4-1. 내부 구조의 변화 주계열성 이후 중심 온도가 높아 연속적인 핵융합 반응이 일어난다. I-2. 우주의 진화 4-1. 내부 구조의 변화 주계열성 이후 중심 온도가 높아 연속적인 핵융합 반응이 일어난다. → 연속적인 핵융합 반응으로 무거운 원소 생성 핵융합 반응으로 만들어질 수 있는 가장 무거운 원소는 철(Fe)이다.

V-1. 광물과 암석 4-2. 초신성 폭발의 잔해

핵융합 반응의 연료가 고갈되면 철의 핵이 빠르게 수축 → 갑자기 수축이 멈추면서 충격파 발생 → 초신성 폭발 I-2. 우주의 진화 초신성 폭발과 원소의 생성(DVD45분부터) 핵융합 반응의 연료가 고갈되면 철의 핵이 빠르게 수축 → 갑자기 수축이 멈추면서 충격파 발생 → 초신성 폭발 초신성 폭발의 과정에서 철(Fe)보다 더 무거운 원소가 생성된다. 중심핵은 계속 수축하여 중성자별 형성 태양 질량의 30배 이상인 별은 중심핵이 블랙홀로 남게 된다. 초신성 폭발로 우주 공간에 별을 구성하던 물질이 방출된다.

원소의 생성과 물질의 순환 원소의 생성 수소와 헬륨의 생성: 대폭발 이후 최초의 3분 동안 생성 I-2. 우주의 진화 원소의 생성과 물질의 순환 원소의 생성 수소와 헬륨의 생성: 대폭발 이후 최초의 3분 동안 생성 수소부터 철까지: 별의 진화 과정에서 행성 내부의 핵융합 반응으로 생성 철보다 무거운 원소: 초신성 폭발의 과정에서 생성 물질의 순환 성간 물질로부터 만들어진 별이 방출한 물질들은 → 새로운 별을 만드는 물질이 되거나 → 지구와 같은 행성을 만들거나 → 생명체를 구성하는 물질이 된다.

I-2. 우주의 진화 원소의 생성과 물질의 순환

◈ 과학 용어풀이(I. 우주의 기원과 진화) ◈

V-1. 광물과 암석

V-1. 광물과 암석

V-1. 광물과 암석

V-1. 광물과 암석

V-1. 광물과 암석

총괄평가 정답: 주계열성 21. 다음에서 설명하는 천체가 어떤 종류의 천체인지 쓰시오. • 태양은 이에 속하는 천체이다. V-1. 광물과 암석 총괄평가 21. 다음에서 설명하는 천체가 어떤 종류의 천체인지 쓰시오. • 태양은 이에 속하는 천체이다. • 별의 수명의 대부분을 이 단계로 보낸다. • 수소 핵융합 반응을 하여 에너지를 생성한다. • 하늘에서 볼 수 있는 별들 중 가장 많은 종류의 별이다. 정답: 주계열성

정답 :② 22. 다음의 별의 진화에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? ① 별의 질량에 따라 다르게 진화한다. V-1. 광물과 암석 22. 다음의 별의 진화에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? ① 별의 질량에 따라 다르게 진화한다. ② 질량이 큰 별일수록 별의 수명이 길다. ③ 중성자별은 백색 왜성보다 밀도가 높다. ④ 백색 왜성은 적색 거성보다 표면 온도가 높다. ⑤ 질량이 큰 별의 내부에서 무거운 원소가 생성된다. 정답 :②

① 별의 질량이 증가한다. ② 별의 밀도가 증가한다. ③ 별의 밝기가 증가한다. ④ 별의 반지름은 작아진다. V-1. 광물과 암석 23. 그림은 태양 정도의 질량을 가지는 별의 진화 단계 중에서 내부 구조의 변화를 나타낸 것이다. 이러한 변화가 나타날 때 다음 중 별의 물리량 변화에 대한 설명으로 옳은 것은? 정답③ ① 별의 질량이 증가한다. ② 별의 밀도가 증가한다. ③ 별의 밝기가 증가한다. ④ 별의 반지름은 작아진다. ⑤ 별의 표면 온도는 높아진다.

V-1. 광물과 암석 24. 온도가 수십만 K가 되는 성간 물질보다 차가운 성간운에서 별이 만들어지기 쉬운 까닭이 무엇인지 설명해 보자. 정답: 성간 물질의 온도가 높으면 분자의 운동이 활발해서 성간 물질이 한 곳이 뭉쳐지기 어렵다. 따라서 뜨거운 성간운에서보다 차가운 성간운에서 원시별이 탄생하기 쉽다.

다음 <보기>의 에너지원 중 A~D 각 단계의 에너지원은 무엇인지 쓰시오. V-1. 광물과 암석 25. 다음은 태양 정도의 질량을 가지는 별의 진화 과정 일부를 나타낸 것이다. A. 원시별 → B. 주계열성 C. 적색 거성 D. 백색 왜성 다음 <보기>의 에너지원 중 A~D 각 단계의 에너지원은 무엇인지 쓰시오. ---------<보기>-------------------------- ㄱ. 중력 수축 에너지 ㄴ. 수소 핵융합 에너지 ㄷ. 헬륨 핵융합 에너지 ㄹ. 탄소 핵융합 에너지 ----------------------------------------- 정답: A: ㄱ, B: ㄴ, C: ㄱ,ㄴ,ㄷ, D: ㄱ

정답 ④ 다음 중 수소 핵융합 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 태양과 같은 별의 에너지원이다. V-1. 광물과 암석 다음 중 수소 핵융합 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 태양과 같은 별의 에너지원이다. ② 주계열성의 중심핵에서 일어난다. ③ 수소 원자 4개가 헬륨 원자 1개가 된다. ④ 핵융합 반응의 전후에 질량은 보존된다. ⑤ 온도가 1,000만 K 정도 되어야 반응이 일어난다. 정답 ④

⑤ 태양 질량의 10배 이상인 별의 마지막 진화 단계이다. 26. 그림은 어떤 성운의 모습을 나타낸 것이다. 이 천체에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 중심에는 중성자별이 존재한다. ② 별의 급격한 폭발 후의 잔해이다. ③ 밝은 부분은 별에서 방출된 물질이다. ④ 중심에서는 탄소 핵융합 반응이 일어난다. ⑤ 태양 질량의 10배 이상인 별의 마지막 진화 단계이다. 정답 ③

(가)에서 (다)로 갈수록 증가하는 물리량을 <보기>에서 모두 고르면? 28. 그림은 어떤 별의 내부 변화를 나타낸 것이다. 정답 :ㄷ, ㄹ (가)에서 (다)로 갈수록 증가하는 물리량을 <보기>에서 모두 고르면? -----------<보기>---------------- ㄱ. 질량 ㄴ. 밀도 ㄷ. 밝기 ㄹ. 반지름 ㅁ. 표면 온도 --------------------------------

A의 온도가 더 높고 밝기가 밝다, A는 D보다 질량과 크기가 더 크기 때문이다. V-1. 광물과 암석 29. 다음은 종류가 다른 별 A, B, C, D를 밝기와 색에 따라 구분하여 표시한 것이다.(단, A와 D는 주계열성이다.) (1) 주계열성인 A와 D의 크기 및 표면 온도, 질량의 차이에 대하여 설명해 보자. A의 온도가 더 높고 밝기가 밝다, A는 D보다 질량과 크기가 더 크기 때문이다.

B는 주계열성인 A와 비교할 때 표면 온도는 같지만 광도가 낮은 것으로 보아 크기가 작은 백색 왜성이다. 29. 다음은 종류가 다른 별 A, B, C, D를 밝기와 색에 따라 구분하여 표시한 것이다.(단, A와 D는 주계열성이다.) (2) B는 어떤 종류의 천체인지 크기와 표면 온도를 근거로 설명해 보자. B는 주계열성인 A와 비교할 때 표면 온도는 같지만 광도가 낮은 것으로 보아 크기가 작은 백색 왜성이다.

C는 주계열성인 A와 비교할 때 표면 온도는 더 낮지만 밝기가 같은 것으로 보아 크기가 큰 적색 거성이다. 29. 다음은 종류가 다른 별 A, B, C, D를 밝기와 색에 따라 구분하여 표시한 것이다.(단, A와 D는 주계열성이다.) (3) C는 어떤 종류의 천체인지 크기와 표면 온도를 근거로 설명해 보자. C는 주계열성인 A와 비교할 때 표면 온도는 더 낮지만 밝기가 같은 것으로 보아 크기가 큰 적색 거성이다.

30. 별의 중심핵에서 핵융합 반응을 통해 만들어지는 가장 무거운 원소는 철(Fe)이다 철보다 더 무거운 원소는 질량이 태양보다 10배 이상 되는 별이 초거성을 거쳐 초신성 폭발을 할 때 발생한 열과 높은 압력 상태에서 양성자와 중성자가 원자핵과 결합하여 생성된다.

확인하기 1. 태양 정도 질량을 가지는 별의 진화 단계를 간단하게 정리해 보자. I-2. 우주의 진화 확인하기 1. 태양 정도 질량을 가지는 별의 진화 단계를 간단하게 정리해 보자. 원시별 → 주계열성 → 적색 거성 → (행성상 성운) → 백색왜성 2. 탄소와 철, 우라늄은 어떻게 만들어지는지 각각 설명해 보자. 탄소와 철은 별의 내부에서 헬륨 핵융합 반응에 의해 형성 되고, 우라늄은 초신성 폭발 과정에서 만들어진다.

확인하기 3. 온도가 수십만K인 뜨거운 성간 물질보다 차가운 성간 물질에서 별이 만들어지는 까닭은 무엇인지 생각해 보자. -뜨거운 성간운에서는 성간물질들이 활발하게 운동하여 뭉쳐지기 어려우므로 차가운 성간운에 분포하는 성간 물질이 중력에 의해 뭉치기가 더 쉽다.