지구과학 황님들 질문 있습니다.

Question

지구과학 책을 다시보고 있는데 적색거성 단계에서 별이 정역학 평형 상태라고 써져있네요. 제가 이게 뭔말인지 생각해 보았는데 맞는지 좀 봐주시면 감사하겠습니다.

헬륨핵융합 일어나기전 ---> 중심부 수축 + 수소 껍질 가열 ====> 중력 수축 에너지 + 수소 핵융합 반응으로 인한 온도 상승으로 기체 압>중력, 별의 외부층 팽창

헬륨핵융합 시작 ---> 중심부 정역학 평형 (기체압=중력) + 수소 껍질 연소 ing ====> 헬륨핵융합 시작 전은 기체압>중력 이였지만 중 력 수축 에너지 X, but 수소 핵융합 반응 O여서 기체압=중력이 됌 ====> 별의 외부층이 정역학평형을 이룬다.

제가 생각한게 맞는건가요? 아니라면 저 말이 무슨 말인지 알려주세요.

닥마 · Accepted Answer

하하핫 예~전 교육과정에서는 꽤나 중요했던 내용인데, 현 교육과정 및 성취기준에 따르면 다소 지엽적으로 느껴지는 부분 중 하나죠. 일단 적색거성 중 헬륨핵융합이 이뤄지는 단계에서 거성이 일시적인 정역학적 평형을 이룹니다. 잠깐 안정화되는 단계라고 보면되고, 밝기는 조금 감소하고 표면온도는 소폭 상승하며 HR도 상에서 주계열성들과 살짝 가까워지죠. 근데 질문이 무슨 뜻인지를 잘 못 알아듣겠어요 ㅠㅠ 질문을 올릴 때에는 상대방이 내 질문을 명확하게 알아들을 수 있도록 구체적인 표현을 해야지 X, but O 이런식으로 질문을 하면 ㄱㅆ이가 원하는 답을 얻기가 힘들거에요. 일단 제가 질문을 이해한 바에 따라 답변을 아래 댓글에 해볼게요.

닥마 · Answer

일단 제가 이해한 바로는 질문의 의도가 "수소각연소가 일어나서 외곽이 팽창하던 상태에서, 중심핵이 핵융합을 하며 정역학적 평형을 이루면 안그래도 외곽부에서 기체압이 중력보다 우세하던 상황인데 기존의 수소각연소에 의한 기체압에 중심핵 연소에 의한 기체압이 더해지면서 기체압이 훨씬 더 세지는 것 아닌가? 그런데 어떻게 정역학적 평형을 이룰 수 있는가?" 같은데 맞나요?

닥마 · Answer

일단 이것을 정확한 원리대로 이해하기 위해선 축퇴와 헬륨섬광 등 지1 범위를 아득히 넘어서는 배경지식이 필요한 내용입니다. 그러나 이런것을 설명해드리는건 무의미할 것 같고,  지구과학1 에서 이해할 수 있는 수준으로 말씀드리자면, 적색거성으로 진화하는 단계(이른바 준거성 단계)에서는 중심핵이 수축하면서 수소연소껍질에 중력수축에너지를 지속적으로 공급하고, 수소핵융합을 할 수 있게 만들어줍니다. 이때는 지속적으로 중력수축에너지가 수소연소껍질에 공급되는 상황이므로, 수소연소껍질에서 방출되는 에너지는 변화가 큽니다 즉, 불안정합니다. 따라서 외곽부가 계속 팽창을 하던 것인데, 중심핵이 헬륨핵융합을 시작해 중력과 기체압이 평형을 이루어 정역학적 평형상태를 이루면, 더이상 중심핵이 수소연소껍질에 중력수축에너지를 전달해주지 않죠. 그럽 수소연소껍질에서 방출되는 에너지는 비교적 안정해지고(변화가 적어지고), 외곽부는 안정해진 기체압에 맞춰 나름의 정역학적평형을 맞추게 된다고 생각하면 됩니다. 써놓고보니 ㄱㅆ이가 말한게 이거인거 같네요. 맞나요? 그렇다면 맞습니다. 그렇게 생각하면 되는데, 사실 이건 지구과학1 수준에서 이해할 수 있게 굉장히 단순하게 설명한 것이고 실상은 훨씬 복잡합니다 ㅎㅎ

닥마 · Answer

그리고 여담으로 말씀드리지만, 우리가 별의 내부를 들여다볼 수 있는 것이 아니므로, '적색거성' 이라는 단계는 사실 내부의 구조보다는 관측에 의해서 결정되는 분류입니다. 그래서 헬륨핵수축이면 준거성이고 헬륨핵융합이 일어나면 거성이고 이렇게 딱딱 분류되는 것은 아니에요. 그래서 교과서나 교재 등도 보시면 '거성으로 진화하는 단계' , '준거성 단계', '거성 단계' 라는 용어가 혼용되어 쓰이는 것을 알 수 있을겁니다. 참고로 알아두세요~~

지구과학 황님들 질문 있습니다.

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