별의 에너지원과 내부구조

· 별의 에너지원

① 중력 수축 에너지 : 원시별의 에너지원

질량을 가진 성운 → 중력에 의한 수축 → 위치에너지 감소 → 운동에너지와 복사에너지 증가

* 운동에너지가 증가하면 온도가 상승, 복사에너지가 증가하면 빛이 발생

* 온도가 1000만K까지 올라가면 에너지를 얻는 방식이 핵융합에너지로 바뀜

 

② 핵융합 에너지 : 원시별 이후의 에너지원

+) 핵융합이란?

가벼운 원자핵 → 무거운 원자핵 (융합) * 융합과정에서 질량(m)의 결손이 생김

무거운 원자핵 → 가벼운 원자핵 (분열)

 

+) 질량 - 에너지 등가 원리

[ E = △mc^2 ]

→ E = 에너지

→ m = 질량

→ c = 빛의 속도

 

(1) 수소 핵융합 반응

→ 4개의 수소원자가 하나의 헬륨으로 바뀌는 반응

→ 반응 온도 : 1000만K

→ 주계열성의 중심부에서 발생

→ p-p반응

- 6H → 1He + 2H

- 1800만K 이하

- 태양질량보다 1.5배 이하

 

→ CNO 순환 반응

- C, N, O가 수소 핵융합 반응에 촉매역할을 한다.

- 1800만K 이상

- 태양질량보다 1.5배 이상

 

 

 

 

 

→ 1800만K 이하에서는 P-P반응이 더 우세하게 일어난다.

→ 1800만K 이상에서는 CNO순환반응이 더 우세하게 일어난다.

 

 

 

 

(2) 헬륨 핵융합 반응

→ 3개의 헬륨이 하나의 탄소로 변하는 반응

→ 반응온도 약 1억K ↑

→ 중심부 수소가 모두 소진 된 후, 헬륨 핵융합이 발생

 

(3) 더 무거운 원소의 핵융합 반응

H → He → C → O → ··· → Si → Fe

* 오른쪽으로 갈수록 원소 질량↑, 반응 온도↑, 별의 질량↑

** 별이 헬륨 핵융합 반응으로 만들 수 있는 원소중에 가장 무거운 원소는 철(Fe)이다.

 

· 별의 내부 구조

① 주계열성의 내부 구조 : 중심 → 표면 by. 대류 or 복사 

* 안쪽과 바깥쪽 온도차가 크면 '대류', 작으면 '복사'

→ 태양질량보다 2배정도 작은 경우(태양도 여기에 해당)

→ P-P반응이 더 우세하다.

 

 

 

→ 태양의 질량보다 2배정도 큰 경우

→ CNO 순환 반응이 더 우세하다.

 

 

 

 

 

② 주계열성 이후(= 거성)의 내부구조 : 양파껍질 구조

→ 질량이 태양 정도인 경우

 

 

 

 

→ 질량이 태양 이상인 경우

→ 안쪽으로 갈 수록 더 무거운 원소이다.