일반지구과학 및 실습

(1)

1

일반지구과학 및 실습 II

6 주 차 별 의 일 생

(2)

2

2. 질량이 작은 별의 일생

별 은 시간이 지나면서

어떻게 변하는가?

(3)

별 의 진 화

3

• 별은 안쪽으로 수축하는 것을 저지하는 압력을 공급하기위해 자신의 연료를 소모한다

• 별들은 불안정하다

• 연료는 영원히 지속되지 않는다

• 별들은 시간이 지나면서 변화한다

• 별들은

진화

^한다

• 각 단계에 얼마나 오래 머무는가?

• 진화하면서 각 단계에서 어떻게 보이는가?

(4)

질 량 - 광 도 관 계

4

• 질량이 10배 증가하면 광도는 3000배 커진다

• 질량이 큰 별들은 훨씬 더 밝다

(5)

질 량 - 광 도 관 계

5

• 별의 수명은 얼마나 많은 핵연료를 지니고 있는가와 얼마나 빨리

연료를 연소하는가에 따라 달라진다

• 별의 광도가 질량에 따라 아주 급격히 증가

• 질량이 큰별은 질량이 작은 별보다 수명이 짧다

핵 연료 소모율 핵 연료 양

(6)

주 계 열 에 서 의 변 화 들

6

• 별은 주어진 분광형에서 전체 주계열기간동안을 살게 된다

• 주계열은 진화단계가 아니다

• 주계열동안에 별들은 아주 느리게 변화한다

• 수소가 소모되면서 핵은 점점 헬륨으로 변화한다

• 별의 바깥부분은 약간 밝아지고 약간 차가워진다

• 별이 진화하면서 별이 색과 밝기가 어떻게 변화하는지는 HR도에서 별의 위치가 어떻게 변화하는지를 보면 알 수 있다

(7)

H R 도 에 서 아 기 별 위 치

7

• 원시별이 아기별이 되기 위해 수축

• 작아진다

• 약간 어두워진다

• 수소 핵연소가 시작되어

평형에 도달하여 주계열에 놓이게 될 때까지 별은 더 뜨거워지고 더 밝아진다

• HR도에서 이 과정의 궤적은 점선으로 표시 됨

(8)

주 계 열 에 서 의 별 ( 성 인 별 )

8

• 주계열에 도착한 별은 거의 같은 위치에

머물게 되지만 약간 밝아지고 차가워지는 현상을 보인다

• 주계열은 완전히 선명한 선이 되는 것이 아니라 좁은 띠형태를 보인다

(9)

Fa i n t y o u n g s u n p a r a d o x

9

• 태양의 밝기는 지질학적

시간단위에서 상당히 변화

• 50억년전에 태양이

주계열에서 삶을 시작했을때 지금의 밝기의 70%정도에 불과했을 것이다

• 50억년 후에 태양밝기는 두배정도 밝아져서 지구의 평균기온이 적어도 19도 증가할 것이다

(10)

Fa i n t y o u n g s u n p a r a d o x

10

https://www.youtube.com/watch?v=3qohnUC_JaQ

(11)

별 의 죽 음

11

• 핵에서 수소핵연소할 수소연료가 고갈되면 핵은 수축하고 가열된다

• 별의 바깥쪽 껍질이 급격히 팽창하게 한다

• 적색거성

^{이 된다}

• 핵주위의 껍질에 있던 아직 연소되지 않은 수소가 핵융합을 시작한다

(12)

H R 도 에 서 적 색 거 성 의 위 치

12

• 헬륨핵이 수축을 계속하면서 온도는 계속 증가

• 헬륨연소가 시작될때 수축이 멈춤

(13)

H R 도 에 서 적 색 거 성 의 위 치

13

• 별의 핵에서 헬륨

핵융합이 일어나면서 껍질에서는

수소핵융합이 시작

(14)

H R 도 에 서 적 색 거 성 의 위 치

14

• 수소와 헬륨의 핵융합이 일어나면서 별은 다시

팽창하게 된다

(15)

적 색 거 성 의 크 기 변 화

15

(16)

행 성 상 성 운 : 고 리 성 운

16

• 질량이 작은 별이나 중간정도 질량의 별들

• 바깥층이 초거성의

상태에서바깥쪽으로 방출되면서 행성상성운을 형성

(17)

행 성 상 성 운 : 나 선 성 운

17

• 가장 가까운 행성상 성운

(18)

구 형 이 아 닌 행 성 상 성 운 : 스 피 로 그 래 프 성 운

18

• 많은 행성상성운들은 구형의 모습을 보이는데, 몇몇은 구형이 아닌 아주 특별히 아름다운 모습을 보이기도 한다

(19)

구 형 이 아 닌 행 성 상 성 운 : 망 막 성 운

19

(20)

구 형 이 아 닌 행 성 상 성 운 : 고 양 이 눈 성 운

20

(21)

구 형 이 아 닌 행 성 상 성 운 : N G C 7 0 2 7

21

• HST는 여러 단계를 거치면서 바깥 층의

물질을 다 방출되고 난 직후인 생애 마지막 근처에 도달한 별의 모습을 포착했다

(22)

구 형 이 아 닌 행 성 상 성 운 : N G C 2 4 4 0

22

(23)

백 색 왜 성

23

• 별의 바깥층들이

벗겨져서 뜨거운 핵이 노출되면 별은 더

파랑색이 된다

• 핵이 자신의

최종크기로 수축하게 되면

백색왜성

^이

된다

• 백색왜성은 이제 냉각된다

(24)

태 양 이 란 별 의 마 지 막 운 명

24

• 나이가 들면서 태양은 팽창하게 되고 적색거성이 된다

• 지구의 운명은 어떻게 될까?

• 최근 계산결과

• 태양의 바깥 표면이 지구까지 펼쳐ㅌ지지는 않겠지만 지구와 적색거성 태양사이의 조석상호작용은 지구를 안쪽으로 끌려지면서 태양에 집어삼켜진다

• 이런 일은 태양이 RGB의 끝자락에 위치하기 바로 전에 일어난다

• 지금부터 7.59 ±0.05 Gyr후에 일어난다

• 이 지점에 달하기 오래전에 이미 지구는

사람이 거주할 수 없게 된 지 오래된 시점이 될 것이다

(25)

25

질 량 이 작 은 별 의 진 화

https://www.youtube.com/watch?v=ClUtvlZquLI&t=33s