정호준의 별 이야기_ 50

예로부터 훌륭한 사람이 돌아가시면, 큰 별이 졌다고 했습니다. 마찬가지로 훌륭한 인물이 태어날 땐 신성이 나타났다고도 했습니다. 성경에서는 아기예수가 탄생할 때 베들레헴의 별이 떴다고 하는데, 아마도 보이지 않았던 새로운 별이 나타난 것이 아닌가 하는 생각이 듭니다.

신성은 영어로nova 라고 합니다. 지금까지 없던 별이 새롭게 만들어져 태어난 것을 말합니다. 별은 우주공간에 산재해 있던 가스나 먼지, 티끌 등이 오랜시간에 걸쳐 자연스럽게 뭉쳐져 어느 순간 빛을 내기 시작하며 탄생됩니다. 이렇게 새로 탄생하는 별은 눈에 확 띨 정도로 그렇게 밝지는 않습니다. 그런데 기존에 있던 별이 어느 순간 갑자기 엄청나게 밝아지며 눈에 확띠게 되는 별이 있습니다. 이러한 별은 엄청나다라는 의미의 super를 붙여super-nova 라 합니다. 우리말론 초신성 입니다.

별은 대부분 수소가스가 중력으로 뭉쳐져 있는 것인데, 별 내부의 높은 온도에서 수소가 결합해 헬륨으로 변하는 과정, 즉 수소폭탄이 터지며 생기는 폭발력과 중력수축 힘이 서로 균형을 이루며 그 크기를 유지하고 있습니다. 별은 가지고 있는 수소를 다 태우면 중심부는 아주 작게 급격히 수축하고 바깥부분은 반작용으로 크게 부풀어 오르며 바깥부분의 온도는 내려갑니다. 이런 별을 적색거성이라 합니다.

우리 태양은 아마도 50억년 후에 이런 적색거성이 될 겁니다. 태양은 현재 반지름이 70만km이고 표면 온도가 6,000도 정도인데, 적색거성이 되면 크기가 200배 정도로 커지고 표면 온도는3,500도 정도가 될 겁니다. 지구는 태양에서1억5천만km, 즉 태양 반지름의 200배 정도되는 거리에 있으므로,태양이 적색거성이 되면 거의 지구 가까이까지 올 정도로 커지게 되는 것입니다.

이 상태에서 헬륨으로 뭉쳐진 중심부는 점점 수축하며 온도가 올라가다가 1억도가 넘어가면 헬륨이 탄소로 변하는 새로운 핵융합을 시작하게 됩니다. 헬륨을 다 태우고 나면 더 이상의 원소를 태우기엔 온도가 부족한 단계로 접어들어 별의 생을 마치게 됩니다. 이때 중심부는 지구만한 크기의 아주 밀도가 높은 백색왜성이 되고, 외곽부분은 우주공간으로 퍼져나가게 됩니다. 그형태는 행성상성운의모습으로 사진과 같이 아주 멋집니다.

그런데태양보다 10배 정도 큰 별은 빠른 속도로 수소를 모두 태우고 헬륨을 태우는 적색거성단계도 빠르게 거친 다음, 탄소에서 산소를 만드는 전혀 새로운 핵융합을 합니다. 이 단계도 빠르게 넘어간 다음 수 초간의 짧은 시간동안에 여러 핵반응이 연쇄적으로 일어나 규소, 황, 철 등을 만듭니다. 이렇게 수 초 동안에 발생하는 엄청난 에너지를 별의 중력이 감당하지 못하므로 엄청난 초신성 폭발이 일어납니다.

이렇게 우리 몸을 구성하는 모든 물질은 초신성 폭발로 만들어지는 것입니다.

사진은 용자리에 있는 행성상 성운인NGC6543(고양이 눈 성운) 입니다.

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