미시세계와 거시세계 별의 일생 김선기 E-mail : skkim@hep1.snu.ac.kr.

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1 미시세계와 거시세계 별의 일생 김선기

2 계절이 지나가는 하늘에는 가을로 가득 차 있습니다.
나는 아무 걱정도 없이 가을 속의 별들을 다 헤일 듯 합니다. 가슴 속에 하나 둘 새겨지는 별을 이제 다 못 헤는 것은 쉬이 아침이 오는 까닭이오, 내일 아침이 남은 까닭이오, 아직 나의 청춘이 다하지 않은 까닭입니다. 별 하나에 추억과 별 하나에 사랑과 별 하나에 쓸쓸함과 별 하나에 동경과 별 하나에 시와 별 하나에 어머니, 어머니, 어머님, 나는 별 하나에 아름다운 말 한 마디씩 불러봅니다. 윤동주의 별 헤는 밤에서

3 Sun 수소 70%, 헬륨 28%, 나머지(탄소,질소,산소)  0.1%이내 R = 696,000 km (지구의 109배)
M = 2x1030kg 지구의 30만배 자전 : 25일(적도) 30일(극) 수소 70%, 헬륨 28%, 나머지(탄소,질소,산소)  0.1%이내 태양의 내부온도 : 1천 5백만도 광구온도 : 6000 도 에너지가 중심에서 광구까지 나오는데 약 백만년 소요

4 별의 탄생 대기가 붕괴하지 않는 이유  별이 붕괴하지 않는 이유  중력과 압력의 균형 밀도가 높은 성간 가스가 중력에
의해 수축 온도가 올라가고 회전이 빨라짐 중앙에 핵과 납작한 원반 형성 별과 행성+소행성 1만년 ~ 100만년 정도 기간 오리온 대성운

5 별의 내부는 수소폭탄 중력에 의한 수축 높은 압력  높은 온도  수소 핵융합  에너지 발생  압력 큰 별일 수록 내부의 압력/온도가 커진다 별의 수명은 크기(질량)가 클수록 짧아진다 태양 질량의 0.08배 보다 작으면 핵융합이 발생하지 않음  갈색왜성

6 중성미자 카메라 태양의 중심으로 부터 온 중성미자  태양 내부의 핵융합에 대한 직접 증거
지구에 있는 우리를 통과하는 중성미자의 수는 1011개/cm2/초

7 별은 원소 제조 공장 연료가 고갈되면 핵융합 정지  다시 수축(외부는 팽창)  압력/온도 증가  더 무거운 원소 생성
수소: 우주생성 초기 헬륨: 우주생성 초기 M > 0.08 M0 탄소와 산소: M > 0.25 M0 규소, 네오, 마그네슘, 황: M > 10 M0 철: M > 12 M0

8 중심온도 (백만도 단위) 규소연소 1일 산소 6개월 네온 1년 탄소 600년 혤륨 50만년 수소 7백만년 중 심 밀 도 그 렘
10 규소연소 1일 10 산소 6개월 중 심 밀 도 그 렘 / ㎤ 네온 1년 10 탄소 600년 10 10⁴ 10³ 혤륨 50만년 10² 10 수소 7백만년 1 100 200 300 400 중심온도 (백만도 단위)

9 별의 진화

10

11 적색거성 태양은 50억년 후 수소 핵융합을 멈추고 헬륨핵융합 시작
중심부 외곽에서 수소핵융합 반응  중심부와 바깥부분 사이의 압력 증가  이 압력이 바깥 부분을 밀어냄 중심부가 수축하면서 중심부 온도 증가  열이 바깥 부분에 잘 전달 되지 않음  중심부와 바깥부분 사이에 쌓임  이 지역의 압력이 증가  바깥부분을 밀어내어 팽창하게 됨. 태양은 50억년 후 수소 핵융합을 멈추고 헬륨핵융합 시작  적색거성이 됨 (지금 보다 100배 증가) : 지구를 삼킴

12 초신성 – 별의 죽음 별의 균형은 중력과 핵융합에 의한 압력 사이의 균형 질량이 작은별 행성상성운 + 백색왜성 :
중력과 전자 축퇴압균형 (파울리 배타원리) 질량이 큰별 초신성폭발 + 중성자성 또는 블랙홀 전자+양성자  중성자+중성미자 중력과 중성자 축퇴압 균형

13 크기 비교

14

15 SN1987A Tarantula Nebula in LMC 2-3 시간전에 중성미자 관측

16 PT p29

17 객성 =초신성

18 Kepler 초신성

19 일반 상대성 이론

20 블랙홀 시공간의 구멍

21 블랙홀의 크기와 밀도

22 블랙홀의 특성 멀리서는 특별하지 않 다. 블랙홀 근처의 중력은 아주 강하다. 빛도 휘게 만든다. 근처의 물질들을 끌어 모은다.
블랙홀 근처의 중력은 아주 강하다. 빛도 휘게 만든다. 근처의 물질들을 끌어 모은다. 안으로 들어간 물질은 탈출할 수 없다. 커지기만 한다. 없앨 수 없다.

23 별은 죽어서 를 남긴다 복사에너지 무거운 원소들 강력한 충격파  새로운 별의 탄생을 촉 진 고에너지 우주선입자 가속
별은 죽어서 를 남긴다 복사에너지 무거운 원소들 강력한 충격파  새로운 별의 탄생을 촉 진 고에너지 우주선입자 가속 백색왜성, 중성자별, 블 랙홀 태양은 2세대 이후의 별 우리는 별의 찌꺼기 !