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우주에는 수많은 물질이 존재하고 있습니다. 그중에서 스스로 빛과 열을 내는 항성이 있는데 항성은 분자 구름이 생성되어 중력이 수축되면 핵융합이 일어납니다. 오늘은 이러한 항성의 탄생 과정에 대해 알아보겠습니다.
항성 탄생 시 발생하는 분자 구름
항성이란 행성 중 스스로 빛과 열을 발생시키는 행성을 의미합니다. 별이 형성되는 것은 보통 분자 구름이라고 불리는 대규모 가스 및 먼지 구조에서부터 시작됩니다. 분자 구름은 주로 수소와 헬륨을 많이 포함하고 있는데 자연에 존재하는 항성 폐기물과 같은 외부 물질이 분자 구름과 충돌하게 되어 분자 구름은 점점 압축된 상태로 변하게 됩니다. 별의 형성은 보통 이렇게 압축된 분자 구름 내부에서 시작됩니다. 분자구름은 기체와 먼지의 대규모 혼합물인데 주로 원자량이 더 많은 원소와 분자, 그리고 수소와 헬륨 원자로 이루어져 있습니다. 우주에 있는 구름의 특정 영역에서 어떤 이유로든 충돌이나 압축이 시작되면 그 영역은 뜨거운 플라스마 상태로 변하게 됩니다. 항성 에너지의 분자 구름 형성은 우주 공간에서 발생하는 발코니와 동적 운동의 결합 장치이며 그 결과 추진, 압축, 충돌에 대한 다양한 결합 관계를 나타냅니다. 우선 우주에는 엄청난 인력이 존재하고 있습니다. 별이 되기 위한 조각들은 특정 공간에 모여 드문드문 뭉쳐지기 시작하고 곧 공간이 축소되는 현상을 보여줍니다. 이러한 가스 먼지가 어떤 식으로든 모일 때 비로소 새로운 구름의 생성이 가능해집니다. 가스와 먼지가 모이는 것은 하나의 이유만으로 설명하기는 어렵습니다. 왜냐하면 우주의 다양한 현상들이 복합적으로 작용하여 발생하는 현상이기 때문입니다.
중력 수축
별의 탄생은 분자 구름이라고 불리는 거대한 가스와 먼지 구조로부터 시작됩니다. 이러한 분자 구름은 수소, 헬륨, 그리고 더 높은 원자량의 원소들로 구성되어 있습니다. 그들은 중력의 영향을 받아 서서히 수축하기 시작합니다. 이때 중력은 더 작고 밀도가 높은 지역을 형성하기 위해 거대한 가스 구름을 끌어들입니다. 중력은 모든 물체 사이에서 서로 작용하는 힘으로 별의 탄생에는 중력이 그 주인공입니다. 분자 구름 안에서는 중력이 압축된 영역을 형성하고, 이 작은 영역에서는 중력이 더욱 강력해져 더 많은 물질을 끌어당깁니다. 이 미세한 활동들이 분자 구름을 점점 더 치밀한 상태로 만들고, 이것이 중력 수축을 일으키는 계기가 됩니다. 중력 수축은 분자 구름의 일부 영역을 밀도와 압력이 높은 상태로 바꿔줍니다. 이 분자 구름은 먼지와 가스로 가득 차 있습니다. 분자 구름 안에서 중력은 물질을 계속 수축시켜 온도와 압력을 서서히 증가시킵니다. 물질의 수축은 핵으로 진행되어 가고, 핵 근처에서 먼지와 기체가 원반 모양으로 눌러집니다. 이 원반들이 핵을 중심으로 회전하기 시작하면서 나중에 행성 형성과 같은 작은 천체들이 형성되는 공간이 만들어지게 되는 것입니다. 중력 수축을 반복하며 행성의 질량이 증가하고 열과 압력이 반복적으로 증가하면서 점점 행성의 모습을 띄기 시작합니다.
핵융합
중력 수축으로 중심핵 부근의 온도와 압력이 급증하면 이제 핵융합의 무한한 축제가 시작됩니다. 중력 수축에 의한 압축은 중심핵 부근의 온도를 상승시킵니다. 이 고온 고압 상태에서 수소 원자가 매우 빠른 속도로 이동하는 과정에서 열이 발생하고 추후에 핵융합 반응이 일어날 수 있는 조건이 갖추어지게 됩니다. 핵융합 반응은 중심핵 부근의 온도와 압력에 의해 수소 원자가 서로 충돌하여 결합합니다. 수소 원자가 충돌하여 헬륨으로 결합하면서 방출하는 에너지가 핵융합 반응에 의해 생성됩니다. 이 에너지 방출로 인해 별들은 빛을 내며 열을 발생시킵니다. 핵융합 반응이 시작되면 중력에 대항하여 방출되는 에너지가 있습니다. 이 에너지는 별의 중심에서 바깥쪽으로 방출되어 중력과 균형을 이루게 해 줍니다. 별의 일생 동안 균형이 유지되고 별은 이 에너지를 빛과 열로 방출하여 우주를 밝게 합니다. 중력 수축과 핵융합이 함께 어우러져 별은 우주 속에서 오래도록 빛나게 됩니다. 이렇게 스스로 빛과 열을 내는 행성인 항성이 탄생하게 되었습니다. 별은 우리의 밤하늘을 아름답게 비추는데, 그 빛이 우리에게 다가올 때마다 우리는 우주의 신비를 몸소 경험하고 있는 것입니다. 이렇게 신비로운 우주의 현상은 별의 탄생과 생애주기에 대한 우리의 이해를 넓히는 단 하나의 지점일 뿐이라는 것이 우주의 광활함을 보여주는 것 같습니다.
오늘은 항성의 형성에 영향을 주는 요인들에 대해 알아보았습니다. 다음에는 천문학과 관련된 더욱 재밌는 소식으로 찾아오겠습니다.