적색거성

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대표적인 적색 거성 알데바란태양의 크기 비교.
태양이 내부에 있는 수소를 전부 태우면 주계열을 떠나 적색 거성으로 진화한다. 현재 주계열성인 태양의 크기와 적색 거성이 된 태양의 크기 비교.

헤르츠스프룽-러셀 도표에 따른 항성 분류에서 적색거성(赤色巨星)은 K나 M 계열에 속하는 커다란 비주계열성이다. 적색 거성이라는 이름은 비교적 차가운 붉은색의 거성을 나타낸다. 알데바란이나 아크투루스와 같은 별이 대표적 예이다.

물리적 특징[편집]

적색 거성은, 중심핵에서 수소를 소진한 태양과 비슷하거나 더 큰 질량을 가진 별로 추정된다. 에너지원이 표면에 가깝기 때문에, 별은 팽창하기 시작한다. 이는 별이 훨씬 더 밝게 빛나게 하지만(중심핵에서의 융합에 비해 1,000 - 10,000배 밝기로), 반대효과로 유효온도를 감소시킨다. 이는 반경, 즉 표면적이 별의 광도에 비해 더욱 많이 증가하기 때문이다. 결과로, 별은 커지지만, 더 차가워지고, 더 붉어지며, 결국 적색 거성이 된다.

진화 조건[편집]

만약, 별의 질량이 태양의 질량에 비해 2.57배 이상 되지 않는다면, 외피층의 수소 핵융합에 의해 중심핵으로 유입되는 헬륨헬륨섬광, 즉 중심부에서 폭발적으로 갑작스럽게 일어나는 헬륨 핵융합을 야기한다. 이후, 별은 다른 적색 거성의 가지로 넘어가기 전에 잠깐의 헬륨 핵융합 기간을 거치게 된다. 태양보다 2.5배 이상 질량이 큰 별이라면, 헬륨 핵융합 단계로 보다 부드럽게 넘어간다. 금속류가 없는 별에서 헬륨 핵융합이 가장 활발히 일어나는 단계를 수평가지라고 부르는데, 이는 이러한 별들이 헤르츠스프룽-러셀 도표에서 거의 수평선 근처에 나타나기 때문이다. 금속류가 많은 별은 수평가지에 나타나 있지 않고, 대신 도표의 덩어리진 부분에 모여있다.

별은, 중심핵에서 헬륨보다 무거운 원소들을 융합할 수 있다면, 몇번이고 적색거성이 될 수 있다. 이러한 경우에, 그 별은 헤르츠스프룽-러셀 도표에서 점근거성가지에 놓이게 된다.

다만 질량이 매우 작은 항성들의 경우 내부 전체가 대류층으로 이루어져 있어 헬륨의 재가 항성 중심부에 쌓이지 않는다. 따라서 이들 작은 항성들은 적색 거성으로 진화하지 않고도 내부에 있는 수소를 다 쓰게 된다.(이들을 보통 적색 왜성이라고 부른다) 이론적으로 이들의 수명은 우주의 나이보다 훨씬 더 길기 때문에 적색 왜성이 진화하는 모양이 관측된 적은 없다.

반대로 질량이 매우 큰 항성들은 HR도표 우상단에서 좌우로 평행하게 왔다 갔다 하는 적색 초거성이 되며 II형 초신성으로 최후를 맞는다.

태양[편집]

태양은 지금으로부터 약 50억 년 내로 적색 거성이 될 것으로 예측되며, 그 부피는 현재 태양계 내행성들을 빨아들일 정도로 확장될 것이다. 이 상태에서 태양의 반지름은 지금의 150배에 이르게 된다. 그러나 적색 거성이 된 태양은 외포층 대기가 우주 공간으로 탈출하면서 종국적으로 현 질량의 38퍼센트를 잃게 된다. 태양이 질량을 잃어감에 따라 중력은 약해져서, 화성 및 나머지 외행성들의 궤도는 지금보다 태양에서 보다 먼 곳으로 물러나게 될 것이다. 수성금성은 부풀어 오른 태양의 외곽 대기층과 마찰을 일으키다가 빨려들어가 최후를 맞을 것이다.

다만 지구의 운명은 확실하지 않다. 태양이 질량을 잃어버림에 따라 지구의 궤도는 1.3 ~ 1.7 천문단위까지 뒤로 물러나 태양에 포획되는 것은 피할 가능성이 있다. 그러나 최근 연구에 따르면 태양과 지구 사이의 조석 작용 때문에 지구는 태양에 가까이 끌려가며 결국 먹히고 말 것이라는 관측도 있다.

그러나 태양이 수소를 소진하고 헬륨 융합을 하는 과정에서 계속 밝고 뜨거워짐에 따라 지구의 생태계는 소멸할 것이다. 태양의 뜨거운 열로 인하여 바다는 증발하여 우주으로 달아나며 지구대기는 마치 지금의 금성과 같이 변한 뒤, 최후에는 모든 대기 역시 우주 공간으로 날아가게 된다. 지구는 불에 그을린 행성으로 변하며, 맹렬한 태양의 열기 때문에 지표면은 녹아내린 암석바다로 변할 것이다.

관련 다큐멘터리[편집]

같이 보기[편집]