［별들의 일생］거대 성운…수소핵융합폭발…「스타탄생」

‘하늘의 별처럼 많은’이라는 표현은 동서고금을 막론하고 흔히 쓰는 말이다. 그러나 얼마나 많은 별이 우주에 있는지 대충이라도 짐작하고 있는 사람은 거의 없다.

1610년 갈릴레오 갈릴레이는 망원경 하나로 은하수가 수많은 별들의 무리라는 사실을 처음 발견했다.

태양계의 중심인 태양이 은하수의 수많은 별들 중 하나일 뿐이라는 사실이 밝혀진 것은 고작 20세기 초의 일.

계란 프라이 모양을 한 우리 은하에는 태양과 같은 별이 1천억개나 모여있는 것으로 추산되고 있다. 은하는 십여개에서 수백, 수천개가 집단을 이뤄 은하단을 형성한다.

우리가 속해있는 은하단은 직경이 1억광년이나 되고 1백여개의 은하단을 거느린 거대은하단에 포함돼 있다는 것이 정설.

은하가 모이는 형태는 다채롭기 그지없다. 89년 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 게러박사팀은 우주의 3차원 지도를 만드는 과정에서 수천개의 은하가 벽처럼 퍼져있는 우주의 ‘만리장성(Great Wall)’을 발견했다. 길이는 5억광년, 높이는 2억광년이나 되는 실로 거대한 벽이다.

현재 우주에는 어림잡아 1천억개의 은하가 있는 것으로 추정된다. 우리 은하를 기준으로 할 때 대략 1천억×1천억개의 별이 존재하는 것이다.

이처럼 많은 별들은 도대체 어디서 생겨나는 것일까.

별이 태어나는 ‘자궁’은 우주공간의 가스와 먼지가 구름처럼 모인 성운.

성운이 자체 중력에 의해 수축하고 1천만도 이상으로 온도가 올라가면 수소핵융합 반응이 일어나면서 ‘스타탄생’이 이뤄진다. 우리가 보는 별빛은 핵융합 반응에서 생긴 에너지가 빛으로 방출된 것이다.

별은 홀로 태어나지 않는다. 거대한 성운에서 크고 작은 여러 개의 별이 한꺼번에 탄생해 일생을 살아가게 된다.

한 성운에서 거의 동시에 태어난 별들이라도 질량에 따라 별의 운명은 달라진다.

무거운 ―물리학적으로 정확히 말해 질량이 큰― 별일수록 수소를 태우는 속도가 빨라져 그만큼 일찍 종말을 고하게 된다.

태양이 안정된 핵융합반응을 일으킬 수 있는 기간은 1백억년 정도. 태양의 나이가 46억년 정도되므로 지금부터 50억년 가량 지난 후 태양은 적색거성으로 팽창해 수성과 금성을 삼키게 될 것이다.

이보다 10억∼20억년 전에 태양은 뜨거운 열을 내뿜기 시작해 지구상의 물은 모두 증발할 것으로 예측되고 있다.

물론 그 전에 모든 동식물은 열기를 견디지 못하고 멸종할 것이다.

태양 질량의 30배가 넘는 아주 무거운 별은 초신성으로 폭발한 뒤 빛마저 빠져나오지 못하는 블랙홀이라는 무덤을 남긴다. 이보다 조금 가벼운 별은 초신성 폭발 뒤 거대한 중력을 가진 중성자별이 된다. 중성자별은 각설탕만한 크기를 떼어내더라도 최소한 1백억t이 나가는 엄청난 별이다.

〈김홍중기자〉