우주의 생성 빅뱅 (대폭발)

항성과 행성 - 항성: 스스로 빛을 낸다(핵에너지) 하늘에서의 위치가 고정 ↕ - 행성: 하늘에서 위치가 변한다 항성의 빛을 반사

별들의 수명과 나이 아기별->성인별(주계열별)->노인별->초신성->무덤 105 1010 105 105 1010 105 별의 수명: (태양의 경우: 약 백억년 ) (태양의 경우: 약 50억년) 별의 나이: -> 인간은 별의 생애를 직접 추적할 수 없다 -> 여러 부류의 별들을 관측해서 통계적으로 고찰 (수명이 다른 별들의 집단을 연구) 별이 성인별에 머무르는 기간 별이 성인 별이 되고 나서 현재까지 시간

별의 일생 성간물질 성인별 적색거성 중성자별 백색왜성 블랙홀 초 신성 흑색왜성

오리온 성운 단계 1: 거대 분자성운 뜨거운 O형 별 - 자외선방출 - 수소와 재결합 - 가시광 방출 별이 탄생하고 있는 영역들이 보임 - 우리은하평면에 수천개의 분자성운이 존재

발광성운 삼열성운 : 별의 탄생지 전리수소(HⅡ: 이온화 된 수소)가 내는 독특한 붉은 빛 파장의 빛을 우리가 보는 것으로 M42 오리온 성운 NGC2244 장미성운 M20 궁수자리의 삼열성운

(a) 우주 공간에 흩어져 있는 차가운 가스들의 만유인력 단계 2: 아기별 (a) 우주 공간에 흩어져 있는 차가운 가스들의 만유인력 → 안쪽으로 당겨지면서 소용돌이 → 소용돌이들의 충돌 → 가스구름이 빠른 속도로 한점으로 모여짐 → 가스구름의 질량 ↑, 만유인력 ↑

단계 2: 아기별 (b) 자체수축 → 가스들의 위치에너지가 열에너지로 변함 → 가스구름의 온도 ↑ (수백만도 - 수천만도) → 수소 핵 연소를 일으킬 수 있을 때까지 수축

(c) 가스구름이 스스로 빛을 발하게 될 때 아기별 탄생 단계 2: 아기별 (c) 가스구름이 스스로 빛을 발하게 될 때 아기별 탄생 → 중력이 계속 작용하여 아기별의 크기는 점점 줄어듬 → 아기별의 표면온도가 올라가고 더 밝아진다

단계 2: 아기별 아기별의 온도는 2000 - 3000K → 주변의 가스와 먼지에 차단 → 주변의 가스와 먼지를 가열 → 적외선을 방출 → 적외선영역에서 보여짐 (오른쪽사진)

독수리성운에서 가스기둥들

단계 3: 성인별 핵력과 중력의 평형 - 한 성단의 젊은 별로 삶을 시작 - 은하중심을 몇번 돈후 성단을 빠져나오게 됨 단계 3: 성인별 핵력과 중력의 평형 - 한 성단의 젊은 별로 삶을 시작 - 은하중심을 몇번 돈후 성단을 빠져나오게 됨 - 홑별 또는 다중성 플레아데스 성단 : 아주 젊다 (8* 107 년) → 별들 주위의 가스와 먼지들은 성단이 생성되고 난 잔여물질이거나 단지 성단을 지나가는 성간물질

단계 4: 준거성, 적색거성, 초거성 핵에서 수소연소 안쪽: 단계 4: 준거성, 적색거성, 초거성 핵에서 수소연소 안쪽: 수소가 전부 연소 -> 내부온도 ↓ -> 핵내부 압력 ↓ -> 내부수축 -> 내부온도 ↑ 바깥쪽: 팽창 -> 표면 층 온도 ↑ -> 남아있던 수소의 연소시작 -> 별표면의 가스 팽창 (급속히 진행)

단계 4: 준거성, 적색거성, 초거성 (노인별) - 풍선처럼 부풀어 오른다 단계 4: 준거성, 적색거성, 초거성 (노인별) - 풍선처럼 부풀어 오른다 -> 가스 층 팽창 -> 별 바깥부분 온도 ↓ -> 붉은 색의 별 (적색거성) -> 태양도 50억년 후면 노인 별이 되어 현재 지구반경정도 (1억 5천만 km)에서 3억 km정도로 부풀어 오른다 -> 지구가 화염 속, 명왕성이 현재 지구가 태양으로부터 받는 양의 빛을 받을 것 ! -> 인간이 명왕성으로 피난을 해야 함 . . .

적색거성 베델규즈 (UV로본 적색거성) 태양계 중심에 놓으면 - 목성까지의 모든 행성이 베델규즈의 화염에 싸이게 됨 -태양의 700-1000배

단계 5: 핵융합 (노년기) - 질량이 큰 별: 내부수축 → 내부온도 ↑ → 헬륨연소 - 질량이 작은 별 : 단계 5: 핵융합 (노년기) - 질량이 큰 별: 내부수축 → 내부온도 ↑ → 헬륨연소 - 질량이 작은 별 : 헬륨연소가 너무 빨리 지나가 버려 헬륨 플레쉬 현상을 일으킴

단계 6: 적색거성 또는 초거성 - 핵연료가 다시 소진되면 핵은 다시 수축 1)질량이 큰 별의 경우: 준거성, 핵융합, 적색거성의 단계를 반복 → 중원소 생성 → 철 까지 생성 → 철보다 무거운 원소는 핵융합반응을 위해 에너지 가 필요 → 더 이상 핵연소가 일어나지 않음 → 질량이 큰 별은 안쪽으로 폭축, 바깥쪽으로 폭발 2) 질량이 작은 별 : 행성상성운을 형성하면서 조용한 말년을 맞이함

단계 7: 행성상 성운 또는 초신성 - 핵은 밀집상태로 수축, 바깥층은 팽창 → 바깥층의 물질들이 성간물질로 방출되면서 많은 양의 질량손실 1)질량이 작은 별의 경우: 성인별에서 태양질량의 0.05 - 5배질량 → 뜨겁고, 밀한 핵으로부터 바깥으로 많은 양의 광자 방출 → 별의 차가운 바깥층에서 생성된 탄소와 규소를 바깥으로 밀어냄 → 행성상성운 탄생 → 안에는 백색왜성, 질량이 큰 별은 안쪽으로 폭축, 바깥쪽으로 폭발 → 빨강: 여기된 수소와 질소의 선방출, 초록: 2가 이온화된 산소 파랑: 여기된 헬륨

모래시계 성운 - 백색왜성이 완전한 중심에 놓여 있지 않다 - 위의 고리: 우리를 향하고 있는 극주위 - 백색왜성이 완전한 중심에 놓여 있지 않다 - 위의 고리: 우리를 향하고 있는 극주위 - 아래고리: 우리를 반대방향을 향하고 있는 극주위에서 생김 → 극 바로 위에서 보면 고리성운 (Ring Nebula in Lyra)

단계 7: 행성상 성운 또는 초신성 2)질량이 큰 별의 경우: 성인별에서 태양질량의 5 - 50배의 질량 → 철핵을 지닌 별의핵이 폭축 → 광량자와 전자는 중성자와 뉴트리노로 분리 → 핵은 중성자별이 됨 → 안쪽으로 떨어지는 바깥층은 핵과 충돌 → 수십억도의 뜨거운 온도 → 엄청난양의 뉴트리노가 핵의 폭축시 생성 → 바깥층의 가스와 상호작용 → 바깥층을 가열 → 초신성 폭발시 중원소 합성

게 성운 초신성잔해 벨라 초신성잔해 - 폭발되는 가스는 주위 성간가스속으로 파고 들어감 (수 1000km/s) → 충격파형성 → 성간가스 가열 → 강한 중성산소방출선과 이온화 황산 방출선 - 비열적 복사 (싱크로트론복사): 전파영역 - 최근(수천년전)에 폭발에서 생긴 가스는 X-선영역에서 검출됨 게 성운 초신성잔해 벨라 초신성잔해 - 게성운 이전에 폭발 → 팽창하는 가스의 서로 다른 영역이 서로 다른 밀도를 지닌 성간물질영역을 통과 → 팽창하는 초신성 가스내에 난류현상이 생김

별들의 무덤 - 장렬한 장례식을 치른 별 내부에 존재하는 물질: -> 양성자, 전자, 그리고 중성자들로 분리되어 압축 -> 밀도가 아주 높은 천체들이 탄생 -> 백색왜성: 태양질량의 1.5배 이하인 별 -> 중성자별: 태양질량의 1.5배에서 2.5배 사이의 별들 -> 블랙홀 : 태양질량의 2.5배 이상인 별들 --> 광학적으로는 잘 관측되지 않음 --> 최근 위성을 이용해서 X-선 영역에서 관측 --> 물리적으로 새롭게 이해되고 있음

무거운 원소들의 형성 - 초신성이 폭발할 때 퍼져 나가는 물질들에서 무거운 원소들이 형성 -> 성간물질로 퍼져 나감 -> 새로운 별이 탄생할 때 중요한 밑거름 - 백색왜성→중성자별→블랙홀로 진화한다는 이론도 있다

별의 생로병사 관측 시 어려운 점 - 별의 생로병사를 관측으로 증명할 때 가장 어려운 점 -> 수십억 년이 넘는 별의 수명에 비해 인간이 우주를 연구하고 기록해 온 역사는 매우 짧다 (수십 억년동안 그 별과 동거하면서 별의 변화를 관측할 수 있다면 확실하게 서술할 수 있을 것!)

별들의 삶에 대한 이론 - 별들의 삶에 대한 지금까지의 이론은 완전한 것이 아님 -> 모래사장의 무수히 많은 모래알 중 몇 개의 모래알을 가지고 그 모래사장의 성질을 규명하고자 하는 것과 같은 시도를 인간은 우주를 이해하고 연구하는데 사용하고 있는데 불과 -> 계속 수정, 보완되어져야 ! -> 이런 시도는 별들의 맥박을 짚어 보는 과정

우주 속에서 우리의 위치 10^6 km 10^9 km 10^12 km 10^21 km 10^18 km 10^15km

밤 하늘에는 앞으로 꿈을 지닌 젊은 세대들이 개척 해야 할 신천지 아직 규명되지 않은 천체들이 매우 많이 있다 -> 현재 인간이 우주에 대해 알고 있는 지식은 미미 아직 발견되지 않은 천체들도 매우 많이 있다 -> 더 큰 망원경으로, 더 좋은 우주망원경으로 계속 발견, 연구해 가고 있다 앞으로 꿈을 지닌 젊은 세대들이 개척 해야 할 신천지