항성은 우주의 전형적인 천체이자 기본적인 구성요소,
그 구조와 진화의 기본을 상세히 정리하다!

우주물질 진화의 원천이며, 우주의 주요 구성요소인 항성!
항성의 구조와 진화를 이해하는 것은 곧 은하와 우주의 진화를 이해하는 밑거름이다.

항성의 진화과정의 궤적을 따라가다 보면 천체물리학과 우주물질 진화학의 기초는 물론,
우주의 극한 상태를 해명하는 천문학 지식을 얻는 데 큰 도움이 될 것이다.

제7권의 주인공은 ‘항성’이다. 스스로 빛을 내는 별이기 때문에 항성이라고 하며 우주를 빛나게 하는 주요 원천이기도 하다. 우주의 암흑시대는 첫 번째 별이 탄생하면서 그 막을 내렸다. 항성은 스스로 진화하며 우주의 주요 중원소를 만들어 우주공간에 방출했다. 그것은 다음 세대의 별에 흡수되었고, 그때부터 차세대로 이어지는 진화의 순환이 시작된 것이다. 이리하여 우주에 있는 물질들은 조금씩 풍부해졌다. 항성은 우주물질 진화의 원천이며, 우주의 주요 구성요소이다. 따라서 항성의 구조와 진화를 이해하는 것은 은하와 우주의 진화를 이해하는 밑거름이 된다.

항성은 다양해서 저마다 다른 광도와 색을 지닌 빛을 복사하고 바람을 일으키거나 진동하며 때로는 폭발하기도 한다. 빛의 측광관측과 스펙트럼 관측으로부터 별 표면의 원소조성, 회전과 자기장의 존재, 대기의 크기나 움직임을 알 수 있다. 이번 7권에서는 이러한 항성의 관측, 분석, 다양한 분류방법, 표면에서 빛의 전달과 대기모델 구축의 기본에 대해 해설하고 있다.

빛의 복사와 동역학 에너지의 원천은 항성 내부에 있다. 항성은 스스로의 중력으로 결합하고 스스로 빛을 복사함으로써 수축하며 중력에너지를 방출한다. 이런 작용으로 내부를 고온·고밀도로 만들어 열핵융합을 시작함으로써 원자핵에너지를 방출하게 된다.

항성의 진화는 활발하며 모습도 다양하다. 여기에서는 어떤 진화과정을 거쳐 적색거성과 백색왜성 등 다양한 형태의 별을 만들어내는지, 항성의 질량은 그 진화과정에 어떤 영향을 미치는지, 항성 내부의 진화로 관측적 특징을 어떻게 해명해 가는지를 설명하고 있다. 태양처럼 백색왜성으로 식어가는 별과 중력붕괴를 일으키는 대질량성이라는 별 진화의 분기점은 전자축퇴라는 미시적 양자역학과 특수상대성이론의 영향을 받는다.

항성은 단순하고 필연적으로 진화하는 것이 아니다. 회전과 자기장, 난기류 등 풀기 어려운 요소들로 가득하다. 그리고 쌍성계는 우연에 의해 어떤 상대와 짝을 이룰지 결정된다. 특히 백색왜성, 중성자성, 블랙홀 같은 고밀도별은 상대별에 따라 다양한 고에너지 현상을 일으킨다. 예를 들면 격변변광성, X선 천체, 초신성 등이 그렇다. 여기에서는 초고온, 초고밀도라 극한 상태에서 물리적 과정이 진행되고 있으며, 이는 현대물리학으로는 풀지 못할 수도 있는 현상들이다.

초신성 폭발이 대질량성이나 백색왜성 같은 밝은 별들의 마지막을 장식했다. 여러 원소가 합성, 방출하여 이에 따라 은하가 화학적으로 진화하면서 생명과 인간의 근원을 만들어갔다. 여러 종류의 초신성이 중원소들을 우주에 방출했고, 그 결과 항성의 화학조성은 결코 균일한 것이 아닌 은하의 화학적 진화를 강하게 반영하게 되었다. ‘태양 조성’이 우주의 일부분이라고 해서 ‘우주 조성’으로 볼 것이 아니라 우주진화의 한 생산물로 봐야 한다. 거꾸로 원소조성은 우주 ‘최초의 별’이 무엇이었는지에 대한 실마리를 제공해준다.

항성은 우주의 전형적인 천체이자 기본적인 구성요소이다. 항성의 구조와 진화의 기본을 정리한 이 책을 읽으면 천체물리학과 우주물질 진화학의 기초는 물론, 우주의 극한 상태를 해명하는 천문학 지식을 얻을 수 있을 것이다.