별들의 생애

별들의 생애

 

별들도 태어나고 늙고 죽는다.

 
  밤하늘의 들의 보면 영원히 그렇게 존재할 것처럼 보이지만 사실 별들도 인간처럼 태어나서 살다가 늙으면 죽음을 맞는다. 별들이 태어나는 곳은 성운이라고 불리는 원자구름 속이다.
 
 
  대폭발로 탄생한 우주는 강력한 복사와 고온 고밀도의 물질로 가득 찼고, 우주 온도가 점차 내려감에 따라 가장 단순한 원소인 수소와 헬륨이 먼저 만들어져 우주공간을 채웠다. 그러나 별을 잉태할 씨앗이 될 수 있는 약간의 밀도 편차가 존재했다.
 
 
  우주 탄생으로부터 약 2억 년이 지나자 원시 수소가스는 인력의 작용으로 군데군데 덩어리지고 뭉쳐져 수소구름을 만들어갔다. 이것이 우주에서 천체라 불릴 수 있는 최초의 물체로서, 별의 씨앗이라 할 수있다.
 
 
  이윽고 대우주는 엷은 수소구름들이 수십, 수백 광년 지름의 거대 원자구름으로 채워지고, 이것들이 곳곳에서 서서히 회전하기 시작하 면서 거대한 회전원반으로 변해갔다.
 
 
  수축이 진행될수록 각운동량 보존 법칙에 따라 회전 원반체는 점차 회전속도가 빨라지고 납작한 모습으로 변해가며, 수소원자의 밀도도 높아진다. 이윽고 수소구름 덩어리의 중앙에는 거대한 수소 공이 자리잡게 되고, 주변부의 수소원자들은 중력의 힘에 의해 중심부로 낙하한다. 이른바 중력 수축이다.
 
 
  그다음엔 어떤 일들이 벌어지는가? 수축이 진행됨에 따라 밀도가 높아진 분자구름 속에서 기체분자들이 격렬하게 충돌하여 내부 온도는 무섭게 올라간다. 가스 공 내부에 고온 고밀도의 상황이 만들어 지는 것이다.
 
 
  이윽고 온도가 1천만K에 이르면 가스 공 중심에 반짝 불이 켜지게 된다. 수소원자 4개가 만나서 헬름핵 하나를 만드는 과정에서 질량결손이 일어나고 이것에 의해 에너지가 방출된다. 다시 말해 아인슈타인의 그 유명한 공식 E=mc2에 따라 핵에너지를 품어내는 핵융합 반응이 시작되는 것이다.
 
 
  중력 수축은 이 시점에서 멈춘다. 가스 공의 외곽층 질량과 중심부 고온 고압이 힘의 평형을 이루어 별 전체가 안정된 상태에 놓이기 때문이다.
 
 
  그렇다고 금방 빛을 발하는 별이 되는 것은 아니다. 핵융합으로 생기는 에너지가 광자로 바뀌어 주위 물질에 흡수, 방출되는 과정을 거듭하면서 줄기차게 표면으로 올라오는데, 태양 같은 항성의 경우 중심핵에서 출발한 광자가 표면층까지 도달하는 데 대 100만 년 정도 걸린다. 표면층에 도달한 최초의 광자가 드넓은 우주공간으로 날아갈 때 비로소 별은 반짝이게 되는 것이다. 이것이 바로 스타 탄생이다.
 

  지금 이 순간에도 우리은하 곳곳의 성운에서는 별들이 태어나고 있다. 지구에서 가장 가까운 별 생성 영역이 있는 곳은 오리온자리다. 약 1600광년 거리에 있는 오리온자리의 거대한 분자구름 가장자리에 빛나는 수소와 먼지로 이루어진 요람 안에는 지금도 아기별들이 태어나고 있거나 태어나려 하고 있는 중이다.
 
 
  오리온의 허리띠에 해당하는 삼성(알니타크. 알릴람, 민타카)의 아래 쪽에 희미한 구름처럼 보이는 것이 그 유명한 오리온 대성운(M42)이다. 눈으로도 희미하게 볼 수 있는 유명한 가스 성운은 지름이 무려 33광년이나 되는 어마어마한 우주 구름이다. 우리 태양계가 수백만 개는 들어갈 수 있는 공간이다. 이 거대한 성운 속에서는 지금도 젊은 별들이 태어나고 있다.
 
  오리온 대성운 한가운데에서 태어난 별들은 1만K가 넘는 표면온도에서 나오는 강력한 복사와 항성풍으로 주위의 먼지와 가스구름들을 몰아내고 주변을 붉게 물들이면서 성운 내부를 깊은 동굴처럼 만들고 있다. 별들의 요람이라고 할 수 있는 이 성운 속에 태어난 별들과 태어나고 있는 별들의 수는 3천 개가 넘는다.
 
 
  이러한 별들은 비교적 성간물질이 많은 은하의 원반 부분에 분포하고 있다. 지름 수백만 광년에 이르는 수소구름들이 곳곳에서 이런 별들을 만들고 하나의 중력권 내에 묶어둔 것이 바로 은하다. 우리은하의 나선팔을 이루고 있는 수소구름 속에서는 지금도 아기별들이 태어나고 있다. 말하자면 수소구름은 별들의 자궁인 셈이다.
 
 
  별들은 홀로 태어나는 것보다 무리를 지어 태어나는 경우가 많다. 성운 속에서 이렇게 비숫한 시기에 태어나 비슷한 성질을 갖는 별들의 모임을 성단이라 한다. 성단은 형태에 따라 산개성단과 구상성단으로 나뉜다.
 
 
  산개성단은 수백 개에서 수천 개의 비교적 젊은 별들이 느슨한 구조로 모여 있는 반면, 구상성단은 수만 개에서 수백만 개의 늙은 별들이 공 모양으로 빽빽하게 모여 있다. 대표적인 산개성단으로는 겨울철 황소자리의 좀생이별(플레이아데스)이 있고, 구상성단으로는 센타우루스자리에 있는 오메가 센타우리가 있다.