별의 등급을 나누는 기준과 블랙홀

별 등급은 보는 사람이 그 별의 밝기를 평가하는 척도입니다. 일반적으로 별이 밝을수록 등급이 작아지며, 가장 밝은 것은 -1등급이고 가장 어두운 것은 6등급입니다. 

 

이는 1등급이 2배 밝고, 2.5등급이 10배 밝고, 5등급이 100배 밝은 것으로 6등급은 그중에서도 가장 어두운 별을 의미합니다.

 

이러한 별 등급 체계는 보통 시각적으로 관측하는 별들에 대해서만 적용하며, 훨씬 밝은 별들은 다른 척도를 사용합니다.

 

예를 들어, 가장 밝은 별 중 하나인 실리우스(Sirius)는 -1.46등급입니다.  별의 등급은 사용되는 척도, 기기 등에 따라서 측정된 별의 등급은 달라질 수 있습니다.

 

 

 

 

 

목차

• 별이란
• 별의 생성 원리
• 별의 밝기를 나누는 기준
• 절대로 볼 수 없는 별, 블랙홀

 

 

별이란

별은 자신의 중력으로 수소와 헬륨 같은 원소를 압축하면서 발생하는 에너지로 인해 빛나는 천체를 일컫습니다. 우리 은하에서는 수십억 개의 별들이 모여 있으며, 우주의 구성 요소 중 하나입니다.

 

별은 대부분 빛을 내며, 이는 별에서 일어나는 핵융합 과정으로 인해 생성됩니다. 수소 중심으로 핵융합이 일어나면서 막대한 양의 에너지가 방출되는데, 이 에너지가 별의 빛나는 원인입니다.

 

별은 크게 질량에 따라서 분류됩니다. 큰 질량의 별일수록 더 밝고 뜨겁고 짧은 수명을 가지며, 작은 질량의 별은 반대로 어둡고 서서히 불타다가 꺼지는 것으로 알려져 있습니다.

 

또한, 그 크기, 온도, 밝기, 색깔 등 다양한 특성들에 따라 별은 다른 이름으로 분류되기도 합니다. 예를 들면, 적색초미성, 흰색왜성, 노란색 초거성 등이 있습니다.

 

 

 

 

별의 생성 원리

별은 별 사이 공간의 가스나 먼지의 밀도가 높은 부분은 중력이 있어 응축합니다. 그리고 중심의 온도는 고온이 되어 수소가 핵융합을 일으켜 헬륨이 됩니다. 이것이 별이 생기는 원인입니다.

 

조금 더 쉽게 설명을 한다면, 우주의 저쪽, 별과 별 사이의 공간은 진공인 곳만 있는 것이 아닙니다. 수소나 헬륨 등이 농축되어 있는 장소가 있습니다. 

 

초신성의 폭발 등에 의한 충격파에 의해 더욱 응축하여 태양의 100만 배 정도의 질량을 갖게 되면 그 인력으로 주위의 수소나 헬륨이 계속 중심으로 모여들게 됩니다. 

 

즉 짙은 밀도의 수소원자 인력이 별을 형성하는 원천이 됩니다. 질량이 있는 물체는 반드시 인력이 있습니다. 잡아당기는 힘으로 수소가 중심을 향해 매우 빠른 속도로 낙하하면 중심은 몇 천만도라는 고온을 발생시키게 됩니다. 이 고온으로 핵융합이 일어나고 에너지를 방출합니다. 별의 중심은 핵융합, 즉 수소폭탄이 연속적으로 폭발하고 있는 상태라고 할 수 있습니다. 

 

그럼 수소가 중심을 향해 떨어지면 왜 고온이 발생하는지 궁금하실 듯합니다. 공기를 펌프로 압축하면 펌프 내의 공기 온도는 높아집니다. 운동에너지가 열에너지로 변환한 것입니다.

 

몇 천만 도의 고열로 수소원자핵은 활발하게 움직이며 충돌합니다. 수소 원자 두 개가 붙으면 헬륨 원자가 됩니다. 이것이 핵융합입니다. 

 

별의 생성 원리는 정리하면 다음과 같습니다.

 

붕괴 : 원래는 높은 밀도의 가스와 먼지들이 중력에 의해 모여들어서 원반 구조를 이루게 됩니다. 이 원반 구조에서는 자전력과 열 운동을 통해 중앙에 압축된 물질들만이 서서히 축적되게 됩니다.

 

핵융합 : 모여든 물질이 이러한 압축과 열에 의해 충분한 온도와 압력을 달성하면 핵융합이 시작됩니다. 이 과정에서 수소 원자핵들이 서로 끼어들어서 헬륨을 만들면서 에너지를 방출하게 됩니다.

 

별 상태 : 축적된 물질들이 더 많은 에너지를 방출하며 새로운 원소들로 합성됩니다. 이러한 과정에서 별은 점점 더 밝고 더 뜨거워지게 됩니다. 핵융합 과정이 계속되다가 수소가 소진되면, 더 큰 원소 핵들을 만들어나가게 되며, 이러한 과정에서 빛을 내면서 별이 탄생하게 됩니다.

 

이렇게 탄생한 별들은 자신의 질량과 크기, 온도, 밝기 등의 특성에 따라 다양한 형태와 별칭으로 분류됩니다. 별은 우주를 이해하는 데 매우 중요한 천체로, 우리 은하에서 자신들의 생명주기를 거쳐 탄생하고 소멸하는 것을 반복하고 있습니다.

별의 밝기를 나누는 기준

처음에는 기원전 120년경 그리스의 히파르코스라는 천문학자가 가장 밝게 보이는 별을 1 등성, 육안으로 겨우 보이는 별을 6 등성으로 하고 그 사이의 별을 밝기로 5 등분하여 1 등성, 2 등성, 3 등성, 4 등성, 5 등성으로 정했습니다. 

 

그 후 18세기에 이르러 영국의 허셜이라는 천문학자가 1 등성은 6 등성의 100배의 밝기라고 정의하였습니다. 즉 5 등성은 6등 성보다 2.5배가 밝고, 4 등성이느 5 등성의 2.5배의 밝은 별이라고 정했습니다. 

 

1 등성부터 6 등성까지 단계는 5단계이고, 2.5의 다섯 배는 약 100이니 얼추 계산은 맞습니다. 그런데 기준이 되는 6 등성을 어떻게 정할까요? 육안으로 겨우 보일까 말까 하는 가공의 별을 상정하여 그것을 기준이 되는 6 등성으로 정하였다고 합니다.

 

그 외에도 2등 성인 북극성을 표준으로 하여 그 주위의 별 등급을 정하거나 근래에는 100 이상의 별을 표준으로 하여 그 주변의 별 등급을 정하고 있습니다. 

 

6 등성의 100배 밝기의 별이 1 등성이라면 달이나 태양은 몇 등성일까요? 태양은 -29.9 등성, 금성은 -4 등성입니다. 너무 밝아서 마이너스입니다. 

 

 

절대로 볼 수 없는 별, 블랙홀

블랙홀은 절대로 볼 수 없는 별입니다. 블랙홀 속에 들어가면 광속으로는 탈출할 수 없습니다. 그래서 빛도 빠져나올 수 없으므로 보이지 않습니다. 

 

블랙홀(Black Hole)은, 자신보다 큰 별이 죽으면서 발생하는 현상인 중심축 회전 운동을 통해 생성되며, 이 과정에서 매우 높은 질량을 가지고 지나가는 물질을 흡수합니다.

 

블랙홀은 자신의 중력이 너무 강해져서 빛도 통과할 수 없기 때문에, 외부에서는 볼 수 없습니다. 따라서 블랙홀의 존재는 중력의 파장 등을 통해 추론되기도 합니다.

 

블랙홀 주변에서는 매우 강력한 중력장이 발생하기 때문에, 빨려 들어간 물질들은 블랙홀 주변에 있는 빛나는 가스와 디스크 형태로 나타납니다.

 

블랙홀은 우주의 가장 신비스러운 천체 중 하나이며, 아직도 많은 수수께끼를 갖고 있습니다. 이에 대한 연구와 관측은 우주 탐사 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다.