천문학에 대하여(제 6회)

은하 천문학에 대하여: 태양계는 국부은하군의 두드러진 구성원인 막대나선은하인 우리은하 내에서 공전한다. 가스, 먼지, 별 및 기타 물체로 이루어진 회전 질량이며, 상호 중력에 의해 결합된다. 지구는 먼지투성이의 바깥쪽 팔 안에 위치해 있기 때문에, 우리 은하의 많은 부분이 시야에서 가려져 있다. 우리 은하의 중심에는 막대 모양의 팽대부가 있으며, 그 중심에 초대질량 블랙홀로 추정되는 것이 있다. 이것은 중심에서 나선형으로 나뉜 네 개의 주요 팔로 둘러싸여 있다.

 

이 영역은 활동적인 항성 형성의 영역이며 많은 젊은 개체군 I 별들을 포함하고 있다. 이 원반은 구형 헤일로로 둘러싸여 있으며, 구형 성단으로 알려진 비교적 밀집된 항성들의 집결지이다. 별들 사이에는 희박한 물질의 영역인 성간 매질이 놓여 있다. 가장 밀도가 높은 지역에서는 수소 분자 구름과 다른 원소들이 별을 형성하는 영역을 형성한다. 이들은 밀집된 항성 전핵 또는 어두운 성운으로 시작하는데, 이들은 밀집하여 붕괴하여(청바지 길이로 결정됨) 밀집된 원시별을 형성한다.

 

질량이 더 큰 별들이 나타나면서, 구름은 빛을 내는 가스와 플라즈마의 H II 영역(이온화된 원자 수소)으로 변한다. 이 별들에서 나오는 항성풍과 초신성 폭발은 결국 구름을 흩어지게 하고, 종종 하나 이상의 젊은 산개성단을 남긴다. 이 성단들은 점차 흩어지고, 별들은 우리 은하의 집단에 합류한다. 우리은하와 다른 은하의 물질에 대한 운동학적 연구는 눈에 보이는 물질로 설명될 수 있는 것보다 더 많은 질량이 있다는 것을 증명했다. 암흑물질 헤일로가 질량을 지배하는 것처럼 보이지만, 암흑물질의 성질은 아직 밝혀지지 않았다.

 

항성 천문학에 대하여: 항성과 별의 진화에 대한 연구는 우주에 대한 우리의 이해에 기초한다. 항성의 천체물리학은 관측과 이론적인 이해, 그리고 내부의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결정되었다. 별의 형성은 거대한 분자 구름으로 알려진 먼지와 가스의 밀집 지역에서 일어난다. 불안정해지면 구름 조각들이 중력의 영향을 받아 붕괴하여 원시별을 형성할 수 있다. 충분히 밀도가 높고 뜨거운 중심핵 영역은 핵융합을 일으켜 주계열성을 형성할 것이다. 수소와 헬륨보다 무거운 거의 모든 원소는 별의 중심핵 안에서 생성되었다. 생성된 별의 특성은 주로 시작 질량에 따라 달라진다. 질량이 클수록 별의 광도는 커지고 중심핵에서 수소 연료를 헬륨으로 빠르게 융합한다.

 

시간이 흐르면서 이 수소 연료는 완전히 헬륨으로 전환되고 별은 진화하기 시작한다. 헬륨의 융합은 더 높은 중심핵 온도를 필요로 한다. 중심핵 온도가 충분히 높은 별은 중심핵 밀도를 증가시키면서 외곽층을 바깥쪽으로 밀어낼 것이다. 팽창하는 외층에 의해 형성된 적색 거성은 중심핵의 헬륨 연료를 소비하기 전에 짧은 수명을 가진다. 질량이 매우 큰 별들은 또한 점점 더 무거운 원소들을 융합하기 때문에 일련의 진화 단계를 겪을 수 있다. 이 별의 최종 운명은 질량에 달려 있는데, 질량이 태양의 약 8배 이상인 별들은 중심핵 붕괴 초신성이 된다. 바깥 층들의 분출은 행성상 성운을 형성한다. 초신성의 잔해는 밀도가 높은 중성자별 또는 항성질량이 태양의 3배 이상이라면 블랙홀이다. 근접한 궤도를 도는 쌍성들은 초신성을 일으킬 수 있는 백색왜성 동반성으로의 질량 이동과 같은 더 복잡한 진화 경로를 따를 수 있다. 행성상성운과 초신성은 핵융합에 의해 생성된 "금속"을 성간매질로 분산시킨다.

 

태양 천문학에 대하여: 약 8광분 거리에서 가장 많이 연구되는 별은 G2 V급 주계열성으로 나이는 약 46억 년이다. 태양은 변광성으로 간주되지는 않지만, 흑점 주기라고 알려진 활동에서 주기적인 변화를 겪는다. 이것은 태양 흑점 수의 11년 진동이다. 태양 흑점은 강한 자기 활동과 관련된 평균 온도보다 낮은 영역이다. 태양은 처음 주계열성이 된 이후 광도가 40%씩 꾸준히 증가하고 있다.

 

태양은 또한 주기적으로 광도의 변화를 겪으며, 이는 지구에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, Maunder 최소값은 중세 동안 소빙하기 현상을 일으킨 것으로 여겨진다. 태양의 보이는 바깥 표면은 광구라고 불린다. 이 층 위에는 채층으로 알려진 얇은 영역이 있다. 이 천체는 온도가 급격히 상승하는 전이 영역으로 둘러싸여 있으며, 마지막으로 과열된 코로나로 둘러싸여 있다. 태양의 중심은 핵융합을 일으키기에 충분한 온도와 압력의 부피이다. 중심핵 위에는 방사대가 있는데, 여기서 플라즈마는 방사선을 통해 에너지 흐름을 전달한다.

 

그 위에는 대류라고 알려진 가스의 물리적 변위를 통해 주로 가스 물질이 에너지를 운반하는 대류 구역이 있다. 대류권 내에서 질량의 이동은 태양 흑점을 생성하는 자기 활동을 만든다고 믿어진다. 플라즈마 입자의 태양풍은 태양계 최외곽에서 태양권계면에 도달할 때까지 끊임없이 태양으로부터 바깥쪽으로 흐른다. 태양풍이 지구를 통과할 때 지구의 자기장(자기권)과 상호작용하여 태양풍을 편향시키지만 일부는 지구를 감싸는 밴 앨런 복사대를 형성한다. 오로라는 태양풍 입자가 자속선에 의해 지구 극지방으로 인도될 때 생성되며, 이 극지방에서 대기 중으로 하강한다.