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恒星은, 스스로가 빛을 發해, 그 質量이 가져오는 重力에 依한 收縮에 伴하는 壓力을 內部에 가져 支持하는, 가스體의 天體의 總稱이다. 人類가 사는 地球로부터 第一 가까운 恒星은, 太陽系 唯一한 恒星이나 되는 太陽이다.

定義Edit

理想氣體狀態方程式이 나타내는 대로, 가스體의 天體는 重力에 對抗하기 爲해서 內部가 高溫・高壓이 되어야 하다. 그러나 그 한편으로 宇宙空間의 溫度는 3 K에 지나지 않고, 반드시 에너지가 全方位에 흘러나오게 된다. 이것이 恒星이 빛나는 理由이며, 그 때문에 에너지를 供給하는 根源이 必要하게 된다. 大部分의 恒星에 對해 이 에너지는 原子核融合이지만, 誕生直後의 恒星에서는 內部 溫度가 充分한 높이에 이르지 않기 때문에 收縮이 일어난다. 여기서 가스體의 天體를 支持하는 重力포텐셜의 에너지가 作用해, 天體가 維持된다. 이 에너지의 半分은 赤外線으로 放射되어 나머지는 天體內部의 溫度上昇에 寄與한다. 恒星이 되는 별은 收縮과 함께 內部溫度가 한 層 더 높아져 1000萬 K에 이르면, 水素核融合을 開始한다. 이러한 段階로 나아가는 별의 性質은 「有效比熱이 負의 系」라고 한다. 恒星은 時間經過(進化)의 段階에서, 核融合하는 元素를 水素로부터 헬륨에, 그리고 무거운 恒星은 次例次例 原子番號의 큰 元素를 使用하게 되어, 그 過程에서 收縮膨脹을 反復한다. 그리고 마지막에는, 그 質量에 依해서 複數의 運命을 더듬게 된다. 恒星의 外觀의 밝기는, 實視等級이나 寫眞等級으로 나타내진다. 또, 恒星本來의 밝기는, 絶對等級으로 나타내진다.

語源Edit

「恒星(라틴語: asteres aplanis)」라고 하는 말은, 英語 「fixed star」의 韓譯이며, 地球로부터 肉眼으로 보았을 때에 太陽이나 달 또는 太陽系의 行星으로 보여지는 움직임을 보이지 않고, 天球에 恒常的으로 固定된 들이라고 하는 意味로 이름 붙여졌다. 이것에 對해, 天球上을 移動해 나가는 별을 「헤매는 사람」이라고 하는 意味로 「惑星」이라고 이름 붙여졌다고 한다. 恒星은 이러한 性質로부터, 古代의 사람들은 恒星의 配置에 별자리를 찾아내 왔다. 恒星은 天球上으로 完全하게 停止하고 있는 것은 아니지만, 太陽以外의 恒星은 地球로부터 數光年以上이 멀어진 場所에 있기 爲해, 外觀上의 位置變化(固有運動)는 매우 적다. 固有運動의 큰 버나드星(HIP87937)에서도 10.36超/年에 지나지 않는다. 이것은, 의 外觀의 直徑(視直徑) 분을 움직이는데 約 170年 걸리는 速度이다. 그 때문에, 特別히 周圍를 기울이지 않으면 數十年부터 數百年程度의 時間으로는 肉眼으로 變化를 確認하기 어렵다. 恒星들은, 地球의 自轉에 依해서 서로의 位置 關係를 維持한 채로 天球上을 回轉하고 있는 것처럼 보인다. 한편, 太陽系內의 行星은 地球와의 距離가 짧기 때문에 서로의 公轉에 依한 外觀上의 位置變化가 크다. 地球에서 보면, 行星은 다른 恒星들과의 位置關係를 바꾸어 卽 天球上을 움직이고 있는 것처럼 보인다.

名稱Edit

比較的 밝은 恒星은 固有名이 붙여졌지만, 地方에 依해서 名稱은 多樣했다. 行星의 表가 만들어지게 되면, 代表的인 行星의 表에 붙여진 이름이 漸次 使用되게 되었다. 現在는, 프트레마이오스가 整理한 行星의 表의 名稱이 많이 使用된다. 그리스神話에 由來하는 名稱이 많지만, 아라비아語의 것도 있다. 이것은 프트레마이오스의 著書가 아라비아語로 飜譯되고 거기로부터 퍼졌다고 생각되고 있다. 그만큼 밝지 않은 恒星은, 主로 요한・바이엘바이엘 行星의 表에 記載된 記號로 불린다. 이것은 바이엘記號로 불린다. 별자리 마다 밝은 順序에α星,β星라고 希臘語의 記號를 붙이는 것으로, 不足하게 된다고 小文字로마字알파벳이, 그런데도 不足하면 로마字의 大文字가 使用되었다. 바이엘의 死後, 별자리의 境界가 變更되었기 때문에, 例를 들어α星이 없는 별자리等이 存在한다. 또, 반드시 밝은 順序에 붙여져 있는 것도 아니다. 具體的으로는, 希臘語의 알파벳과 별자리名을 對面시켜 「일座α星」 等이라고 부른다. 國際的으로는 라틴語를 使用해,αLyrae라고 쓴다. 이 때 별자리名은 족격에 活用變化시킨다. 3 文字의 略符를 使用해,αLyr라고 써도 괜찮다. 4 文字의 略符도 있지만 全혀 使用되지 않는다. 바이엘은 混亂을 막기 爲해, 例를 들어 로마字의 a星을 만들지 않았다. 또, 가장 별이 많은 별자리에서도, Q星까지 밖에 붙이지 않았기 때문에, R 以後의 文字는, 變光星等이 特殊한 天體에 붙여진다. 이것 보다 더 어두운 별은, 존・후람스티드의 行星의 表에 記錄된 후람스티드番號로 불린다. 恒星을 西쪽에서 順序에 1番별, 2番별이라고 숫字의 符號를 적는 것이다. 다만, 후람스티드 番號는, 南쪽 하늘의 별자리에는 붙여지지 않은 等의 弱點이 있다. 후람스티드 番號로, 상기座α星을 나타내면, 일座 3番별(3 Lyrae, 또는 3 Lyr)이 된다. 이 番號는, 후람스티드의 望遠鏡으로 보았는데, 일座로 西端으로부터 3番째에 있던 별이라는 것이 된다. 자주, 바이엘이 命名하지 않았다 어두운 별에 次例로 番號가 차였다고 말해지는 일이 있지만, 잘못이다. 例를 들어, 오리온座α星(베테르기우스)은, 후람스티드番號에서는 오리온座 58番별이 된다. 많은 恒星이, 兩者에 依해서 命名이 되고 있다. 다만, 現在는 바이엘符號가 主로 使用되어 후람스티드番號는 主로 바이엘名이 붙어 있지 않은 별에 使用된다. 이것보다 한層 더 어두운 별은, 한層 더 그 後로 決定된 行星의 表(HD等)로 붙여진 番號나 記號로 불린다.

性質Edit

恒星은 水素나 헬륨을 主된 成分으로 한 가스의 덩어리이다. 恒星의 中心部에서는 原子核融合에 依해 에너지가 만들어지고 있어 中心으로부터 表層에 걸쳐 密度・溫度가 漸次 減少하는 構造가 되어 있다. 이것에 依해서 恒星의 內部에는 壓力差異가 發生해, 많은 境遇는 자기의 重力에 依한 壓縮과의 均衡이 維持되고 있다. 또, 熱에너지는 高溫部로부터 低溫部에 移動하기 때문에, 中心部에서 發生한 放射對流에 依해서 表層에 向하여 옮겨져 最終的으로는 빛 에너지로서 宇宙空間에 放出되고 있다. 恒星은 惑星과 比較해서 質量이 크고 表面溫度도 높다. 人類에게 있어서 가장 親密한 恒星인 太陽은, 地球의 33萬倍의 質量과 109倍의 半徑, 5780 K(5510℃)의 表面溫度를 가진다. 太陽系最大의 惑星인 木星과 太陽을 比較해도, 質量은 1000倍, 半徑은 10倍의 差異가 있다. 恒星의 性質에는 여러가지 것이 있지만, 太陽과 같이 安定된 段階에 있는 恒星(主系列星)에서는, 質量이 큰 만큼 半徑이 크게 高溫이 된다고 하는 單純한 關係를 볼 수 있다. 例를 들면 太陽과 같은 質量의 主系列星은 모두 太陽과 닮은 半徑이나 溫度를 가지게 되어, 太陽의 7倍의 質量을 가지는 스펙트럼型 B5의 主系列星에서는, 半徑은 太陽의 4倍, 溫度는 1萬 5500 K前後가 된다. 다만 恒星이 主系列星으로부터 벗어나 巨星化하면 溫度의 低下와 半徑의 膨脹이 일어나 이 法則으로부터 逸脫한다. 質量이 太陽의8% 程度보다 작은 天體는, 中心部가 輕水素核融合反應이 일어나는 만큼 高溫이 되지 않기 때문에, 恒星은 아니고 褐色矮星으로 分類된다. 이 값은 恒星質量의 下限値라고 할 수 있다. 또, 質量이 太陽의 100倍를 넘는 恒星도 强烈한 恒星風에 依해서 스스로를 날려 버려 버리기 爲해, 形成될 수 있는 恒星의 質量에는 上限이 賦課된다. 褐色矮星과 恒星의 境界附近의 質量을 가진 恒星에서는, 半徑은 太陽의 10分의 1 程度가 된다. 主系列星段階를 끝낸 恒星은 매우 巨大化해, 例를 들면 두지 않는 자리 VY별이라고 하는 赤色超巨星은 太陽의 1000倍를 넘는 半徑을 가진다고 생각되고 있다. 太陽自體도 數十億年後에 巨星의 段階를 맞이하면 現在의 百倍以上으로까지 부풀어 오를 것으로 豫想되고 있다. 恒星이 誕生할 때 , 質量의 작은 恒星(程度)만큼 形成될 可能性이 높다. 銀河系에 存在하는 恒星의 大部分은, 太陽보다 質量의 작은 K型이나 M型의 主系列星이라고 생각되고 있다. 그러나 低質量의 별은 어둡기 때문에 地球에 가까운 것 밖에 觀測할 수 없다. 밤하늘로 보이는 밝은 별의 相當數는, 멀리 있는 大質量의 主系列星이나 赤色巨星等의 數量的으로는 드물지만 極端的으로 밝은 天體의 모습이다.

形成과 進化Edit

恒星은, 周圍보다 不過에 物質의 密度가 높은(그런데도 地球上의 實驗室에서 만들 수 있는 眞空보다는 훨씬 稀薄한) 領域인 分子雲으로부터 태어난다. 分子雲의 近處에서 超新星이 爆發하거나 恒星이 近處를 通過하거나 하는 等 分子雲에 擾亂이 일어나면, 그 衝擊波密度搖動에 依해서 分子雲 안에 壓縮되는 部分이 생겨 重力的으로 不安定하게 되어 收縮해 나간다. (大質量星이 만들어지면, 그 周圍의 分子雲이 별로부터의 보라色 外光으로 電離되고 散光星雲(輝線星雲)을 만들거나 强烈하게 비추어져 反射星雲으로서 觀測되거나 하게 된다. 이러한 星雲의 例로서 有名한 오리온大星雲이나 프레아데스星團의 周圍의 푸른 星團等이 알려져 있다. ) 가스 덩어리의 質量이 充分히 크면 가스 덩어리는 自己重力이 壓力에 이기고 收縮을 繼續해 漸次 內部의 溫度가 上昇해, 이윽고 熱放射로 빛나게 된다. 이것이 原始星이다. 原始星의 中心溫度가 數百萬度로부터 約 1000 萬番에 이르면, 中心으로 核融合反應이 始作된다. 卽, 4個의 水素原子를 1個의 헬륨原子로 바꾸어 에너지를 發生시킬 수 있게 된다. 스루와 이것이 熱源이 되어 壓力을 發生해, 重力에 依한 收縮이 멈춘다. 이 段階의 恒星을 主系列星이라고 한다. 恒星은 一生 中 約90%의 時間을 主系列星으로서 보낸다. 質量이 太陽의 約8%보다 작고, 核融合反應을 持續할 수 없는 별(褐色矮星으로 불린다)은, 스스로의 重力에 依해, 數千億年(宇宙가 誕生하고 나서 現在까지의 時間보다 길다)이라고 하는 至極히 긴 時間을 들이고, 位置에너지를 熱에너지로 變換하면서 천천히 收縮해 나간다. 마지막에는 그대로 천천히 어둡게 되어 가, 黑色矮星으로 옮겨 간다. 褐色矮星보다 무겁지만 質量이 太陽의46%보다는 작은 恒星(赤色矮星으로 불린다)은, 核反應이 늦고 數千億年부터 數兆年 걸려 燃料인 水素를 다 써 버린 後, 헬륨型의 白色矮星이 된다고 여겨지고 있다. 赤色巨星의 斷面도 大部分의 恒星은, 燃料가 되는 中心部의 水素를 거의 다 써 버리면, 外層이 膨脹해 巨大한 붉은 恒星에 變化해 나간다. 이것은 赤色巨星으로 불린다. ( 約 50億年後, 太陽이 赤色巨星이 되었을 때에는, 金星을 감출 程度로 膨脹한다고 말해진다. ) 이윽고 核의 溫度와 壓力은 上昇해, 헬륨이 炭素로 바뀌는 核融合이 始作된다. 恒星이 充分한 質量을 가지고 있는 境遇는, 外層은 한層 더 膨脹하고 溫度가 내리는 한편, 中心核은 자꾸자꾸 核融合이 進行되어, 窒素, 酸素, 네온, 마그네슘, 硅素, 와 같이, 무거운 元素가 形成되어 간다. 太陽程度의, 平均的인 質量을 가진 恒星에서는, 中心核으로의 核融合反應은 窒素나 酸素의 段階에서 멈추어, 外層의 가스를 放出해 行星狀星雲을 形成한다. 中心核은 外層部의 重力을 支持하지 않고 收縮하고, 收縮하면 에너지를 일으켜 다시 膨脹한다. 이렇게 해 膨脹收縮을 反復하는 脈動變光星이 된다. 高密度가 되었지만, 이미 核融合을 일으킬 수 없게 되면 縮退物質이 남는다. 이것은 白色矮星로 불린다. 白色矮星은 천천히 熱을 放出해 나가, 至極히 긴 時間을 들이고, 黑色矮星이 되어 간다. 太陽의 8倍보다 質量이 큰 恒星에서는, 密度가 比較的 작기 때문에 中心核이 縮退하는 일 없이 核融合反應이 進行되어 次例次例로 무거운 元素가 만들어져 간다. 最終的으로 쇄가 生成되었더니, 쇄 原子는 安定하기 爲해 그 以後는 核融合反應이 進行되지 않게 되어, 重力收縮하면서 溫度가 올라 간다. 重心溫度가 約 100億度에 이르면 쇄의 光分解라고 하는 吸熱反應이 일어나 中心核의 壓力이 急激하게 내리고 重力崩壞를 일으킨다. 그 反動으로 恒星은 超新星爆發로 불리는 大爆發을 일으킨다. 이것은 宇宙로 일어나는 現象 中에서, 人間的인 타임즈케일로 일어나는 얼마 안되는 것이다. 恒星의 質量의 大部分은 爆發로 날려 버려져 게 星雲과 같은 超新星殘骸를 만든다. 이 때 恒星은 急激하게 밝아져, 밝기로 大略 1億倍, 等級으로 約 20等이나 增光해, 數週日의 사이, 超新星 하나가 銀河全體와 같은 밝기로 빛나는 것도 많다. 歷史上, 超新星은, 只今까지 별이 아무것도 없었다고 무렵에 갑자기 出現한 「새로운 별」으로서 「發見」되어 왔다. 超新星爆發이 일어난 뒤의 中心核의 運命은 恒星의 元來의 質量에 依해 다르다. 太陽의 20倍程度以下의 質量을 가진 恒星의 境遇, 中心核은 中性子星(펄서, X線버스터)로 불리는 天體가 된다. 한層 더 무거운 恒星의 境遇에는 中心核이 完全하게 重力崩壞를 일으켜 블랙 홀이 된다. 重元素를 많이 包含한, 날려 버려진 恒星의 外層은, 이윽고 다시 分子雲을 만들어, 새로운 恒星이나 惑星을 만드는 材料가 된다. 이와 같이, 超新星으로부터 放出된 物質이나 巨星으로부터의 恒星風은, 恒星間의 環境을 形成하는데 重要한 役割을 이루어 있다. 恒星의 形成과 죽어 對해서, 보다 仔細한 說明은 恒星進化論을 參照.

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