그들 모두에 대해 우리를 흥미롭게하는 무언가가 있습니다. 인류의 많은 종교는이 천상의 양초를 숭배하는 데 묶여있을 수 있습니다. 이집트인들에게 태양은 매일 밤을 정복하고 땅에 빛과 따뜻함을 가져다 준 God Ra를 대표했습니다. 그리스인들에게는 아폴로가 불타는 전차를 하늘을 가로 질러 운전하여 세상을 비췄습니다. 그리스도교에서도 예수께서는 자신의 이야기가 고대 점성술 적 신념과 인물로 지니는 놀라운 특성을 고려할 때 태양을 대표한다고 말할 수 있습니다. 사실, 고대의 많은 신념은 비슷한 길을 따르며, 그 기원은 태양과 별을 숭배하는 것과 기원이 다릅니다.
인류는 밤하늘의 별들로부터 번성했습니다. 별자리라고 알려진 특정 별 형성이 매년주기에서 특정 시간을 나타내는 패턴의 상관 관계를 인식했기 때문입니다. 그 중 하나는 곧 더워 져서 식재를 심는 것을 의미했습니다. 다른 별자리는
추운시기에 음식을 저장하고 장작을 모으기 시작했습니다. 인류의 여정으로 나아가면서 별들은 항해 할 수있는 길이되었습니다. 별들에 의한 항해는 돌아 다니는 길이었고, 우리는 별자리에 대한 이해에 대한 초기 탐험에 빚졌습니다. 인간의 눈이 하늘을 향하여 위로 향한 수만 년 동안, 우리는 비교적 최근까지 별이 실제로 무엇인지, 어디에서 왔으며, 어떻게 살고 죽었는지 완전히 이해하기 시작하지 않았습니다. 이것이이 기사에서 논의 할 내용입니다. 우리가 우주에 깊숙이 들어가서 별이 어떻게 태어나고 살아가고 결국 죽는지를 다룰 때 물리학에 큰 영향을 미치면서 나와 함께 가십시오.
우리는 특별한 것을 찾아 우주로 여행하면서 여행을 시작합니다. 우리는 올바른 환경과 재료가 모두 존재하는 독특한 구조를 찾고 있습니다. 우리는 천문학자가 어두운 성운이라고 부르는 것을 찾고 있습니다. 나는 당신이 전에 성운에 대해 들어 본 적이 있다고 확신합니다. 허블 우주 망원경이 얻은 놀라운 이미지 중 상당수는 아름다운 가스 구름으로 수십억의 별을 배경으로 빛납니다. 그들의 색깔은 진한 빨강에서 생생한 파랑, 심지어 섬뜩한 녹색까지 다양합니다. 이것은 우리가 찾고있는 성운의 유형이 아닙니다. 우리에게 필요한 성운은 어둡고 불투명하며 매우 춥습니다.
“별이 밝고 뜨거울 때 왜 우리는 어둡고 차가운 것을 찾고 있습니까?”
실제로, 이것은 처음에는 수수께끼처럼 보일 것입니다. 왜 더워지기 전에 먼저 차가워 야합니까? 먼저, 우리는 성간 매체 (Interstellar Medium, ISM) 또는 별들 사이의 공간에 관한 기초적인 것을 다루어야합니다. 이름에서 알 수 있듯이 공백은 비어 있지 않습니다. 공간은 가스와 먼지를 모두 포함합니다. 우리가 주로 언급하는 가스는 우주에서 가장 풍부한 원소 인 수소입니다. 우주는 균일하지 않기 때문에 (모든 입방 미터에서 동일한 밀도의 가스와 먼지) 다른 것보다 더 많은 가스와 먼지를 포함하는 공간 주머니가 있습니다. 이로 인해 중력이이 주머니를 조작하여 성운으로 보이는 것을 형성하게됩니다. 여러 가지 성운을 만드는 데는 많은 것들이 있지만, 우리가 찾고있는 성운은 매우 특별한 속성을 가지고 있습니다. 자,이 어두운 성운 중 하나에 뛰어 들어 무슨 일이 일어나고 있는지 봅시다.
이 성운의 외층을 통과 할 때 가스와 먼지의 온도가 매우 낮다는 것을 알 수 있습니다. 일부 성운에서는 온도가 매우 뜨겁습니다. 외부 및 내부 방사선의 흡수 및 방출에 의해 여기 된 입자들이 서로 충돌할수록 더 높은 온도를 의미합니다. 그러나이 어두운 성운에서는 그 반대가 일어나고 있습니다. 우리가 얻는 구름으로 온도가 내려 가고 있습니다. 이 어두운 성운이 훌륭한 별 보육원을 만들기 위해 작동하는 특정 속성을 갖는 이유는 성운의 기본 속성과 구름이 존재하는 지역 유형을 다루어야하는데, 여기에는 완전히 설명하지 않을 어려운 개념이 있습니다. 여기. 여기에는 중성 수소 영역이라고하는 분자 구름이 형성되는 영역이 포함되며,이 영역의 특성은 전자에 영향을 미치는 자기장 상호 작용과 함께 전자 스핀 값을 처리해야합니다. 내가 다룰 특성은이 성운이 별 형성을 위해 익을 수있게하는 것입니다.
이 성운을 형성하는 데 도움이되는 복잡한 과학을 제외하고 우리는 왜 더워지기 위해 더 추워 야 하는가에 대한 첫 번째 질문을 다룰 수 있습니다. 답은 중력으로 귀결됩니다. 입자가 가열되거나 흥분되면 더 빨리 움직입니다. 충분한 에너지를 가진 구름은 모든 유형의 형성이 일어나기 위해 각 먼지와 가스 입자 사이에 너무 많은 운동량을 포함합니다. 마찬가지로 먼지 입자와 가스 원자가 너무 빨리 움직이면 단순히 서로 튕겨 나가거나 그냥 지나쳐서 어떠한 유형의 결합도 달성하지 못합니다. 이 상호 작용이 없으면 별을 가질 수 없습니다. 그러나 온도가 충분히 차가 우면 가스와 먼지 입자가 너무 느리게 움직여 상호 중력이 서로 "고착"되기 시작합니다. 프로토 스타가 형성되기 시작하는 것은이 과정입니다.
일반적으로 이러한 분자 구름에서 입자의 빠른 운동을 위해 에너지를 공급하는 것은 방사선입니다. 물론 우주에는 항상 모든 방향에서 나오는 방사선이 있습니다. 다른 성운에서 볼 수 있듯이, 그들은 에너지로 빛나고 있으며 뜨거운 가스 구름 속에서 별이 태어나지 않습니다. 그들은 다른 별과 자체 내부 열로 인한 외부 복사에 의해 가열됩니다. 이 어두운 성운은 어떻게 외부 방사선이 구름 속의 가스를 가열하여 중력을 유지하기에는 너무 빨리 움직이지 못하게합니까? 여기가
이 어두운 성운의 불투명 한 특성이 작용합니다. 불투명도는 물체를 통해 얼마나 많은 빛을 움직일 수 있는지를 나타냅니다. 물체의 재료가 많거나 물체가 두꺼울수록 빛이 덜 투과합니다. 더 높은 주파수의 빛 (Gamma Rays, X-Rays 및 UV)과 가시적 인 주파수조차 두꺼운 가스와 먼지 주머니에 의해 더 많은 영향을받습니다. 적외선, 마이크로파 및 전파를 포함한 저주파 유형의 빛만이 이와 같은 가스 구름을 통과하는 데 성공했으며, 다소 산란되어 있기 때문에 일반적으로이 불안정을 방해하기에 충분한 에너지를 포함하지 않습니다. 별 형성 과정. 따라서, 어두운 가스 구름의 내부 부분은 다른 덜 불투명 한 성운을 방해하는 외부 방사선으로부터 효과적으로 "차폐"됩니다. 구름으로 들어오는 방사선이 적을수록 가스와 먼지의 온도가 낮아집니다. 온도가 낮을수록 구름 내에서 입자 움직임이 줄어 듭니다. 이는 다음에 논의 할 내용의 핵심입니다.
실제로, 우리가이 어두운 분자 구름의 핵심을 향해 내려갈 때, 우리는 눈에 보이는 빛의 양이 점점 줄어드는 것을 알 수 있으며, 특수 필터를 사용하면 이것이 다른 빛의 주파수에서도 사실임을 알 수 있습니다. 결과적으로 구름의 온도는 매우 낮습니다. 별 형성 과정은 매우 오랜 시간이 걸리며, 수십만 년 동안 독서를 계속하지 않기 위해 우리는 이제 빨리 앞으로 나아갈 것입니다. 수천 년 동안 중력은 주변 분자 구름에서 상당한 양의 가스와 먼지를 끌어 들여 함께 덩어리가되었습니다. 외부 방사선으로부터 여전히 차폐 된 먼지 및 가스 입자는 이러한 저온에서 자연스럽게 함께 모여 "고착"됩니다. 결국 흥미로운 일이 시작됩니다. 끊임없이 성장하는 가스와 먼지의 상호 중력은 눈덩이 (또는 스타 볼) 효과를 시작합니다. 함께 응고되는 가스와 먼지 층이 많을수록이 프로토 스타의 내부는 밀도가 높아집니다. 이 밀도는 프로토 스타 근처의 중력을 증가시켜 더 많은 물질을 끌어들입니다. 먼지 입자와 수소 원자가 축적 될 때마다이 가스 볼 내부의 압력이 증가합니다.
어떤 화학 수업에서 얻은 것을 기억한다면 가스를 다룰 때 압력과 온도 사이의 매우 특별한 관계를 떠 올릴 수 있습니다. 이상적인 가스 법칙 인 PV = nRT가 떠 오릅니다. 상수 스칼라 값 'n'과 가스 상수 R ({8.314 J / mol x K})을 제외하고 온도 (T)에 대한 해를 구하면 T = PV가됩니다. 이는 가스 구름의 온도가 직접 비례 함을 의미합니다 압력. 압력을 높이면 온도가 올라갑니다. 이 어두운 성운에 상주 할이 별의 핵심은 매우 치밀 해지고 압력은 급상승하고 있습니다. 방금 계산 한 바에 따르면 온도도 올라가고 있습니다.
우리는 다음 단계에서이 성운을 다시 한 번 고려합니다. 이 성운은 먼지와 가스가 많기 때문에 불투명하기 때문에 프로토 스타에게 먹이를 줄 재료가 많이 있습니다. 주변 환경에서 가스와 먼지가 계속 유입되어 가열되기 시작합니다. 이 물체의 핵심에있는 수소 입자는 너무 빨리 튀어 나와서 별에 에너지를 방출하고 있습니다. 프로토 스타는 매우 뜨거워지기 시작했으며 이제는 방사선 (일반적으로 적외선)으로 빛납니다. 이 시점에서 중력은 여전히 더 많은 가스와 먼지를 끌어 당기 며이 프로토 스타의 핵심 내부에 가해지는 압력에 추가됩니다. 어두운 성운의 가스는 중요한 일이 일어날 때까지 계속해서 붕괴 될 것입니다. 별 근처에 별이 거의 남지 않아 표면에 떨어지면 에너지가 손실되기 시작합니다 (빛으로 방출되기 때문에). 이런 일이 발생하면 외력이 줄어들고 중력이 별을 더 빨리 수축하기 시작합니다. 이것은이 프로토 스타의 핵심 압력을 크게 증가시킵니다. 압력이 증가함에 따라 코어의 온도는 우리가 목격하는 프로세스에 중요한 값에 도달합니다. 프로토 스타의 핵심은 너무 조밀하고 뜨거워 져 약 천만 켈빈에 이릅니다. 이 관점에서 볼 때이 온도는 태양의 표면보다 약 1700 배 더 높습니다 (약 5800K). 천만 켈빈이 왜 그렇게 중요한가? 그 온도에서 수소의 열핵 융합이 일어날 수 있고, 일단 융합이 시작되면,이 신생아 별은 "켜지고"생명으로 파열되어 모든 방향으로 엄청난 양의 에너지를 보냅니다.
핵심에서, 수소의 양성자 핵을 둘러싸고있는 전자가 벗겨지고 (이온화), 당신은 모두 자유롭게 움직이는 양성자입니다. 온도가 충분히 높지 않은 경우,이 무료 비행 양성자 (양전하가 있음)는 단순히 서로를 g니다. 그러나 천만 켈빈에서 양성자는 너무 빨리 움직여서 강한 핵력을 받아 들일 수있을 정도로 가까이 접근 할 수 있으며, 수소 양성자가 서로 융합하기에 충분한 힘으로 서로 충돌하기 시작합니다. 헬륨 원자 및 방사선 형태의 많은 에너지 방출. 4 개의 양성자가 1 개의 헬륨 원자 + 에너지를 생성하는 것으로 요약 될 수있는 연쇄 반응입니다. 이 융합은 별을 불 태우고 별을 태우는 원인입니다. 이 반응에 의해 방출 된 에너지는 다른 수소 양성자가 융합하는 것을 돕고 별 자체가 붕괴되는 것을 막기 위해 에너지를 공급합니다. 이 별에서 모든 방향으로 펌핑되는 에너지는 모두 핵심에서 나옵니다.이 젊은 별의 후속 층은 모두 자신의 방식으로 열을 전달합니다 (어떤 종류의 별에 따라 복사 및 대류 방법 사용) .
우리가 차갑고 어두운 성운으로 뛰어 들어가는 여정의 시작부터 지금 우리가 목격 한 것은 젊고 뜨거운 별의 탄생입니다. 성운은이 과정을 방해 한 잘못된 방사선으로부터이 별을 보호 할뿐만 아니라 중력을 유지하고 마법을 작동하는 데 필요한 혹독한 환경을 제공합니다. 우리가 프로토 스타 형식을 보았을 때, 우리는 또한 놀라운 것을 보았을 것입니다. 이 성운의 내용물이 다량의 중금속과 규산염 (이전의 더 큰 별의 초신성에서 남겨진 것)과 같이 옳다면, 우리가 볼 수있는 것은 프로토 스타 주변의 재료.
우리의 새로운 별 근처에 남아있는 가스와 먼지는 같은 메커니즘으로 조밀 한 주머니를 형성하기 시작합니다.
중력, 결국 가스 또는 규산염 및 금속 (또는이 둘의 조합)으로 구성되는 원형 평면에 도달 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 행성의 형성은 아직 우리에게 다소 미스터리입니다. 아직 우리가 직장에서 설명 할 수없는 것들이있는 것 같습니다. 그러나이 별 시스템 형성 모델은 잘 작동하는 것 같습니다.
별의 삶은 태어날 때보 다 신 나지 않습니다. 우리는 시계를 계속 빨리 앞으로 나아가고이 별 시스템이 진화하는 것을 지켜 볼 것입니다. 수십억 년 동안 암흑 성운의 잔해가 터져서 우리가 목격 한 것과 같은 다른 별을 형성했으며 더 이상 존재하지 않습니다. 프로토 스타가 자라면서 우리의 행성들은 부모의 별 주위에서 10 억 년 동안 춤을 추기 시작했습니다. 아마도이 세계들 중 하나에서, 별과는 먼 거리에 위치한 세계에는 액체 물이 존재합니다. 그 물 안에는 단백질에 필요한 아미노산이 포함되어 있습니다 (모두 이전의 별 폭발에 의해 남겨진 요소들로 구성되어 있음). 이들 단백질은 서로 연결되어 RNA 사슬,이어서 DNA 사슬을 형성하기 시작한다. 아마도 별이 태어나고 나서 수십억 년이 지난 지금 우주 비행 종들이 우주로 튀어 나오는 것을 보았을 수도 있고, 여러 가지 이유로 이것을 달성하지 못하고 행성에 계속 남아있을 수도 있습니다. 물론 이것은 우리의 오락에 대한 추측 일뿐입니다. 그러나 이제 우리는 수십억 년 전에 시작된 여정의 끝으로 왔습니다. 별이 죽기 시작합니다.
그 핵심의 수소는 헬륨으로 융합되어 시간이 지남에 따라 수소를 고갈시킨다. 별에 가스가 부족합니다. 몇 년 후, 수소 융합 과정이 멈추기 시작하고 별은 점점 더 적은 에너지를 방출합니다. 핵융합 과정으로부터의 이러한 외부 압력의 부족은 우리가 정수압 평형이라고 부르는 것을 화나게하고 중력 (항상 항성을 부수려고하는)을 이기게합니다. 별은 자체 무게로 빠르게 줄어들 기 시작합니다. 그러나 앞에서 논의한 것처럼 압력이 증가하면 온도도 증가합니다. 남은 그 헬륨 전부
수십억 년 동안의 수소 융합은 이제 핵심에서 가열되기 시작합니다. 헬륨은 수소보다 온도가 훨씬 더 높은 온도에서 융착됩니다. 즉, 헬륨 리치 코어는 퓨징 (아직)없이 중력에 의해 안쪽으로 눌려 질 수 있습니다. 핵융합은 헬륨 핵에서 발생하지 않기 때문에 핵이 붕괴되는 것을 막기 위해 외부 힘 (융합에 의해 제거됨)이 거의 없거나 전혀 없습니다. 이 문제는 훨씬 더 조밀 해졌으며 이제 우리는 퇴화로 분류하고 막대한 양의 열 (중력 에너지가 열 에너지가 됨)을 밀어 내고 있습니다. 이로 인해 헬륨 코어 위의 후속 층에있는 나머지 수소가 융합되어이 수소 쉘이 제어 할 수 없을 때 별이 크게 팽창합니다. 이로 인해 별이“반동”하고 빠르게 확장됩니다. 코어 외부의 수소 껍질에서 더 활발한 융합은 별의 직경을 크게 확장시킵니다. 우리의 별은 이제 붉은 거인입니다. 우리가 형태를 목격 한 내면의 모든 행성이 처음에는 그들에게 생명을 준 별에 의해 소각되고 삼켜 질 것 같지는 않다. 지구를 떠나지 못한 행성에서 생명이 생겼다면, 절대로 알려지지 않은 우주에서 지워질 것입니다.
연료가 부족한 별 (먼저 수소, 헬륨 등)의이 과정은 잠시 동안 계속 될 것입니다. 결국 코어의 헬륨은 특정 온도에 도달하고 탄소로 융합되기 시작하여 별의 붕괴 (및 사망)를 미룰 것입니다. 우리가 현재 라이브와 다이를보고있는 스타는 평균 크기의 메인 시퀀스 스타이므로 헬륨과의 융합이 완료되면 수명이 끝납니다.
탄소. 별이 훨씬 더 크면이 융합 과정은 철에 도달 할 때까지 진행됩니다. 철은 융합이 자발적으로 일어나지 않는 요소로, 융합 후 방출하는 것보다 융합하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다. 그러나 우리의 별은 절대로 철의 핵심으로 만들지 않으므로 헬륨 저수지를 소진 한 후에 사망했습니다. 핵융합 과정이 마침내“가스에서 나올”때, 별은 천천히 식히기 시작하고 별의 바깥층은 팽창하여 우주로 방출된다. 계속해서 별의 물질이 방출되면 우리는 행성상 성운이라고 부릅니다. 우리가 봄에 존재했던 한 번의 화려한 별에서 남은 모든 것은 이제 영원한 영원을 위해 계속 냉각 될 조밀 한 탄소 공입니다. 다이아몬드로 결정화.
우리가 지금 목격 한 죽음 만이 별이 죽는 유일한 방법은 아닙니다. 별이 충분히 큰 경우, 그 죽음은 훨씬 더 폭력적입니다. 별은 우주에서 가장 큰 폭발 인 초신성으로 폭발 할 것입니다. 많은 변수에 따라 별의 잔존물은 중성자 별 또는 블랙홀로 끝날 수 있습니다. 그러나 우리가 평균 크기의 메인 시퀀스 스타라고 부르는 대부분의 경우, 우리가 목격 한 사망은 운명입니다.
우리의 여행은 우리가 관찰 한 것을 숙고하는 것으로 끝납니다. 올바른 환경에서 자연이 할 수있는 일을보고, 매우 차가운 가스와 먼지 구름이 우주로 생명을 불어 넣을 수있는 무언가로 바뀌는 것을 지켜보십시오. 우리의 마음은 그 행성들 중 하나에서 진화했을 수있는 종으로 돌아갑니다. 당신은 그들이 우리와 비슷한 단계를 겪었을 수도 있습니다. 아마도 별을 수천 년 동안 자신의 신념을 이끌어 낸 초자연적 인 신으로 사용하여 무지가 통치 한 곳의 대답을 대체 할 수 있습니다. 이러한 신념은 종교로 바뀔 수 있으며, 여전히 특별한 선택과 장엄한 생각의 개념을 파악할 수 있습니다. 별들이 우리를 위해했던 것처럼 우주를 이해하려는 그들의 열망을 자극 할 것입니까? 그런 다음 당신의 마음은 우주로 다음 단계를 밟지 않으면 우리의 운명이 무엇인지 숙고합니다. 우리의 별이 죽음으로 확장됨에 따라 우리 종들이 우주에서 지워지게해야 하는가? 어둠의 성운의 중심에있는이 여정은 인간의 마음이 할 수있는 일을 진정으로 보여 주며, 우리가 여전히 태양계에 묶여 있지만 얼마나 멀리 왔는지 보여줍니다. 당신이 배운 것은 단순히 일이 어떻게 일어나는지 묻고 물리학에 대한 우리의 지식의 전체 무게를 드러내는 것과 같은 다른 사람들에 의해 발견되었습니다. 이 과정을 계속하면 달성 할 수있는 것을 상상해보십시오. 별들 사이에서 우리의 위치를 완전히 달성 할 수있는
