별이 죽으면 어떻게 되나요?
답변
대부분의 은하계는 아니지만 많은 은하계에서 별이 여전히 형성되고 있습니다. 일부는 이미 별을 형성하는 수소 구름이 부족한 반면 다른 일부는 여전히 건강한 별 형성 속도를 보입니다.
따라서 일단 현재의 별이 타버리면 여전히 새로운 별이 형성되고 있습니다. 우리는 현재 죽어가는 별과 새로운 별을 관찰하고 있습니다.
거대한 별이 먼저 죽고(질량에 따라 수명은 100만~10억년) 종종 극적으로 초신성으로 나타납니다.
태양과 같은 중간 질량의 별(질량에 따라 수명이 10억에서 200억 년)은 결국 적색 거성을 형성한 다음 행성상 성운과 백색 왜성을 형성합니다.
적색 왜성과 같은 낮은 질량의 별(일생은 1조 년을 초과할 수 있음)이 소진되는 데 훨씬 더 오래 걸립니다.
본질적으로 별 형성이 중단되고 현재의 모든 별이 타버린 은하를 가정해 봅시다. (지금부터 수조년 후)
갈색 왜성이라고 불리는 질량이 작은 별이 있습니다. 이들은 일반적으로 핵융합을 하지 않습니다(중수소 및/또는 리튬을 아주 잠깐 제외). 그러나 드문 경우지만 이들 중 두 개는 접근하고 병합할 수 있습니다(인간의 시간 척도에서는 드물지만 50조 또는 1000조 년의 시간 척도에서는 합리적으로 가능성이 있음)(그리고 물리학이 복잡해진다는 것을 알고 있습니다). 결합된 질량이 태양의 약 8%를 초과하면 수소 융합을 시작하여 적색 왜성을 형성할 수 있습니다. 이 물체는 1조년 이상 동안 존재(융합)할 것입니다. 확률은 좋지 않지만 생명이 있는 행성을 가질 수도 있습니다.
결국 이것들은 훨씬 덜 빈번해지고, 아주 큰 시간 척도에서 말하자면 갈색 왜성들도 소진될 것입니다.
그 시점에서 우주는 꽤 어둡습니다(또는 은하계). 때때로 두 개의 백색 왜성이 합쳐질 수 있습니다(바이너리에서 붕괴된 궤도 또는 임의의 기회). 결합된 질량이 약 1.4 태양 질량을 초과하면 갑자기 극적인 초신성 또는 수명이 짧은 탄소 별을 만들 수 있습니다.
이 사건 이후에는 말하기가 더 어렵습니다. 일부 과학자들은 양성자가 붕괴할 수 있다고 생각합니다. 그렇다면 남은 별의 시체(백색 왜성 등)와 남은 행성/소행성 등은 양성자와 중성자가 붕괴함에 따라 효과적으로 증발합니다. 그러나 많은 사람들은 양성자가 붕괴할 것이라고 생각하지 않으므로 이러한 물체는 더 안정적일 수 있습니다. 양성자라도 반감기는 10^34년 정도로 터무니없이 길다. (현재 우주는 약 1.4x10^10년이므로 현재 우주 나이의 100억 배에 해당합니다.)
훨씬 더 긴 시간 척도(10^100년까지)에서 블랙홀은 호킹 복사를 통해 증발할 수 있습니다. 마지막 순간까지 그다지 흥미롭지 않습니다.
그 후 몇 가지 이국적인 양자 이론이 있지만 거의 아무 일도 일어나지 않습니다.
이 모든 것은 빅 리핑 또는 빅 크런치와 같은 가설이 거짓이라고 가정합니다(아마도 그럴 것 같습니다). 이것은 우주가 암흑 에너지에서 원자 수준까지 떨어져 나가지 않을 것이며 결국 중력으로 인해 다시 붕괴되지도 않을 것임을 의미합니다.
생명이 시작된 후 수십억 년 후에 별은 죽을 것입니다. 그러나 별이 죽는 방식은 별의 종류에 따라 다릅니다.
태양 같은 별
코어의 수소 연료가 떨어지면 중력에 의해 수축됩니다. 그러나 일부 수소 융합은 상층에서 발생합니다. 코어가 수축하면서 가열됩니다. 이것은 상위 레이어를 가열하여 확장시킵니다. 외층이 팽창함에 따라 별의 반경이 증가하고 적색 거성이 됩니다. 적색 거성 태양의 반지름은 지구 궤도 바로 너머에 있을 것입니다. 그 후 어느 시점에서 코어는 헬륨이 탄소로 융합될 정도로 충분히 뜨거워질 것입니다. 헬륨 연료가 고갈되면 코어가 팽창하고 냉각됩니다. 상층부는 팽창하여 죽어가는 별 주위에 모여 행성상 성운을 형성할 물질을 방출합니다. 마지막으로 핵은 백색 왜성으로 식은 다음 결국에는 흑색 왜성으로 냉각됩니다. 이 전체 과정은 수십억 년이 걸릴 것입니다.
태양보다 더 무거운 별
핵에 수소가 부족하면 이 별들은 태양처럼 헬륨을 탄소로 융합합니다. 그러나 헬륨이 없어지면 그 질량은 탄소를 산소, 네온, 규소, 마그네슘, 황, 철과 같은 더 무거운 원소로 융합시키기에 충분합니다. 코어가 철로 변하면 더 이상 타지 않습니다. 별은 자체 중력에 의해 붕괴되고 철핵이 가열됩니다. 핵은 너무 빽빽하게 채워져 양성자와 전자가 합쳐져 중성자를 형성합니다. 1초도 안 되어 지구 크기의 철심은 반경이 약 10km인 중성자 코어로 축소됩니다. 별의 외층은 중성자 핵에서 안쪽으로 떨어지므로 더 많이 분쇄됩니다. 핵은 수십억도까지 가열되고 폭발(초신성)하여 많은 양의 에너지와 물질을 우주로 방출합니다. 초신성의 충격파는 다른 성간 구름에서 별 형성을 시작할 수 있습니다. 핵의 잔해는 원래 별의 질량에 따라 중성자별 또는 블랙홀을 형성할 수 있습니다.
출처: howstuffworks.com