다양한 종류의 성운

다양한 종류의 성운

성운

성운은 별 형성 물질의 광대한 영역이며 종종 별의 발상지입니다. 그러나 모든 성운이 별의 부화장인 것은 아니며 성운도 다른 유형으로 발생할 수 있습니다. 전반적으로 성운에는 네 가지 유형이 있습니다. 다른 유형의 성운은 무엇이며 서로 어떻게 다를까요?

항성 요람 영역

별 형성 성운은 반사 성운과 방출 성운의 두 가지 형태로 나뉩니다. 반사 성운은 빛을 방출하기보다는 반사하는 별의 모체입니다. 반사 성운은 빛을 방출할 수 있지만 밀도가 일반적으로 빛이 우주로 빠져나가는 것을 막습니다. 대신 반사 성운은 근처의 별에서 나오는 빛을 다시 우주로 반사합니다. 흥미롭게도 반사 성운은 빛을 방출하기보다는 반사하기 때문에 정확한 구성을 결정하기가 어렵습니다. 천문학자들이 반사 성운의 스펙트럼을 생성할 때, 스펙트럼은 반사광의 구성과 이를 반사한 물체의 구성을 드러냅니다. 성운이 반사 성운인지 확인하는 것은 매우 쉽습니다. 색상을 살펴보기만 하면 됩니다. 반사 성운은 푸른 빛을 산란시키는 경향이 있기 때문에 거의 항상 파란색입니다.

 

방출 성운은 반사 성운의 정반대입니다. 방출 성운은 대부분의 별이 태어나는 곳이며 많은 형성 별에서 방출되는 에너지는 성운 내의 원자를 이온화합니다. 고에너지 광자는 근처의 원자를 자극하여 전자가 더 높은 에너지 준위로 점프하도록 합니다. 전자가 원래의 에너지 수준으로 떨어지면 저장된 에너지를 광자의 형태로 방출하여 빛을 생성합니다. 따라서 방출 성운은 자체적으로 빛을 발산할 수 있습니다. 이 때문에 천문학자들은 분광법을 사용하여 방출 성운의 구성을 정확하게 결정할 수 있습니다. 반사 성운과 마찬가지로 발광 성운은 색상으로 식별할 수 있습니다. 들뜬 수소 원자는 붉게 빛나는 경향이 있으므로 대부분의 방출 성운은 붉습니다.

행성상 성운

형성하는 별을 포함하지 않는 두 가지 유형의 성운이 있습니다. 대신, 그것들은 우주로 물질을 방출했을 때 더 이상 존재하지 않는 별의 산물입니다. 항성 잔해의 두 가지 유형은 행성상 성운과 초신성 잔해입니다.

 

모든 별은 거의 같은 방식으로 생명을 시작합니다. 수소 가스 구름의 중력 붕괴입니다. 수소의 온도는 응축되어 거대한 구름을 형성함에 따라 증가합니다. 별은 조건이 수소 핵이 헬륨 핵으로 융합되는 것을 허용할 때마다 탄생합니다. 별의 핵 내부에서 수소 융합이 일어나는 한 생성된 에너지는 별의 중력을 상쇄하여 별을 평형 상태로 만듭니다. 그러나 모든 별에는 한정된 양의 사용 가능한 수소가 포함되어 있습니다. 결국에는 별이 다 떨어질 것입니다. 태양과 같은 별에서는 수소가 고갈되면 핵에 헬륨이 축적됩니다. 헬륨을 융합하기 위한 비효율적인 조건으로 인해 별의 중력이 이어지고 별은 붕괴되기 시작했습니다. 별이 붕괴함에 따라 온도와 밀도가 증가하기 시작합니다. 이러한 변화를 통해 별은 헬륨을 탄소 및 산소와 같은 더 무거운 원소로 융합할 수 있습니다.

 

별이 더 무거운 원소를 융합하기 시작하면 핵에서 나오는 에너지가 별의 중력을 초과합니다. 별은 원래 크기보다 훨씬 더 팽창하기 시작합니다. 별이 성장함에 따라 표면 온도는 더 넓은 표면적에 분포됩니다. 그 결과 별의 외층이 천천히 식으면서 별이 붉은색을 띄게 됩니다. 이 단계에서 별은 적색 거성이 되었습니다. 이 수축 및 팽창 과정은 별의 핵에서 서로 다른 원자가 형성되고 융합되면서 여러 번 발생합니다. 별이 원래 크기의 몇 배로 확장되었을 수 있지만 실제로는 질량이 감소하고 있습니다. 별이 팽창함에 따라 별 자체의 중력은 모든 것을 하나로 묶을 만큼 강하지 않습니다. 별의 외층은 별에서 증발하기 시작합니다. 결국 별은 대부분의 물질을 방출하여 행성상 성운으로 알려진 항성 물질 껍질을 형성합니다.

초신성 잔해

질량이 큰 별은 질량이 작은 별과 매우 다른 방식으로 죽습니다. 질량이 훨씬 더 크기 때문에 별은 중력에 의해 더 격렬하게 붕괴되어 더 무거운 원소가 융합될 수 있습니다. 거대한 별이 중심에서 철을 형성하는 순간 운명이 결정됩니다. 가장 무거운 별은 철을 더 무거운 원소로 융합시킬 수 있지만, 철을 융합하는 과정은 철이 방출하는 것보다 더 많은 에너지를 흡수합니다.

 

이런 식으로 별의 중력은 완전히 제어되고 별의 궁극적인 붕괴는 피할 수 없게 됩니다. 코어의 압력이 너무 높아 개별 원자가 압착되고 전자와 양성자가 결합하여 중성자를 형성합니다. 핵은 이제 거의 전적으로 중성자로 구성되어 중성자별로 알려져 있습니다. 별의 외층이 붕괴되면 형성되는 중성자별을 흔들고 초신성이라고 하는 대규모 폭발로 되돌아옵니다. 이 폭발로 방출되는 에너지는 은하수에 있는 다른 모든 별을 합친 것보다 더 밝을 수 있습니다. 별에서 나온 물질은 초신성 잔해로 우주로 날아갔습니다.