인간의 고향 - 별 : 별의 종말

청년기 이후의 진화 질량에 크게 의존 수소 : 0.08 Mo -> 헬륨 : 0.25 Mo -> Si, Ne, Mg, S : 12 Mo -> 철

Fig. 20.7

별의 종말 - 질량에 따른 별의 운명 갈색왜성 백색왜성 행성상 성운 + 백색왜성 초신성 폭발 중성자 별이 남는 경우 블랙홀이 남는 경우

별의 죽음 가벼운 별의 죽음: 백색왜성 수축하는 중심핵 축퇴 백색 왜성 중심의 He이 소진된 후, 별은 또 수축을 시작한다. 별의 죽음 가벼운 별의 죽음: 백색왜성 그림 22.7 수축하는 중심핵 중심의 He이 소진된 후, 별은 또 수축을 시작한다. 더 높은 단계의 핵융합은 일어나지 않는다. 축퇴 강하게 압축되었을 때, 파울리의 배타원리에 의해 지탱된다. 백색 왜성 태양이 지구 크기로 수축한다. 표면 온도는 100,000 K. 찬드라세카의 한계 = 1.4 M 그림 22.2

별의 죽음 가벼운 별의 죽음: 행성상 성운 별의 껍데기 행성상 성운의 팽창 백색왜성-> 검은 왜성 별의 죽음 가벼운 별의 죽음: 행성상 성운 그림 22.5 별의 껍데기 팽창과 수축을 하면서 별 표면의 일부는 계속 팽창을 한다. 별 표면의 높은 온도 (100,000 K)에 의해 팽창하는 껍질은 이온화 된다. “행성상 성운” 행성상 성운의 팽창 속도 = 20 – 30 km/s 지름 = 1 ly  나이 = 50,000 년 백색왜성-> 검은 왜성 축퇴 상태에서 서서히 식는다. 수십 억년 후 완전히 식는다. 그림 22.7

Fig. 20.1 시리우스와 백색왜성

Fig. 20.4 백색왜성의 진화 경로

Fig. 20.5 백색왜성으로 진화하는 별의 초기 질량

무거운 별의 진화: 핵융합 무거운 원소의 핵 융합 별 내부의 백색왜성 핵 중심 핵이 수축, 가열: C 와 N의 융합 반응이 일어난다. 중심 핵이 Fe 이 될 때까지 수축과 팽창을 반복한다. 철은 가장 단단하고 안정된 핵이다. 별 내부의 백색왜성 핵 별 내부는 O, Ne, Mg, Fe 등의 전자가 축퇴되어 있다. 핵 주위의 껍데기에서는 융합이 계속된다. 마지막 반응의 재는 핵으로 떨어진다. 백색왜성의 질량이 증가한다. 찬드라세카의 한계 (1.4 M )를 넘으면….. 그림 22.8

Fig. 20.7

무거운 별의 진화: 폭발 중심 핵의 질량이 1.4 M 보다 커지면 수축 중심 핵의 밀도 > 4×1011 g/cm–3 양성자 + 전자  중성자 + 중성미자 중성자가 원자 핵에서 분리된다. 중성자가 축퇴된다. 중성자 별의 상한 질량은 3M 중심 핵의 질량이 3 M 보다 커지면 “Black Hole” 수축 중성자가 생성되는 수축은 아주 빠르다. 수축은 (중심 핵의 밀도 = 원자핵 밀도)일 때 멈춘다. 갑작스러운 멈춤은 별 바깥 층으로 충격파를 만든다. 별의 바깥 층이 날아간다. “폭발”. 광도 = 1011 L 표지그림

Fig. 20.8

Fig. 20.9

25 Mo 별의 진화 단계 단계 온도 (K) 밀도 (g/cm^3) 기간 수소 연소 4*10^7 6 g/cm^3 7*10^6 년 He 연소 2*10^8 700 5*10^6 년 C 연소 8*10^8 2*10^6 600 년 Ne 연소 1.2*10^9 4*10^6 1 년 O 연소 1.2*10^9 10^7 6 개월 Si 연소 2.7*10^9 3*10^7 1 일 Core 붕궤 5.4*10^9 2*10^8 수 초 Core rebounce 2.3*10^10 4*10^10 미리 초 SN ~ 10^8 variable 10 초

초신성의 관측 초신성의 빈도 1054년 중국의 기록 초신성 1987A 우리 은하에서는 0.01 – 0.04회/yr 표지그림 그림 22.10 초신성의 빈도 우리 은하에서는 0.01 – 0.04회/yr 1054년 중국의 기록 황소자리의 게성운 10,000 km/s 의 속도로 팽창한다. 초신성 1987A 20M 의 질량을 가진 별이 107년 전에 형성되었다. 자세한 관측으로 초신성 이론에 큰 발전이 있다.

게성운; 1054년폭발, 중국사서에 기록이 있음 5600광년거리

Fig. 20.16 중성자별의 질량과 크기 관계

Vela; 펄서가 있음.

아인슈타인  중력 : 물질의 존재로 시공(spacetime)이 휘는 것 빛과 자유 물질은 이 휜 시공에 최단 거리 geodesics 을 따름 검은구멍의 경계=사건지평선 =광속의 이탈속도 사건지평선의 반경=Schwarzschild 반경 R = 2GM/c2 =3km * M/Mo

Fig. 20.27

Fig. 20.28

Black Hole의 증거 쌍성계 보이지 않는 별의 질량이 3 M 보다 크면  "Black Hole". 강착 원반 (accretion disk)에서 원자들이 가열 (T = 108 K)  X-선을 방출. 그림 23.13