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천체물리/우주론
Q.별의 나이는 어떻게 알아내나요?
2010-02-23
A.별의 나이를 정확히 추정하는 것은 어려운 일일 겁니다. 아무래도 우리가 별보다 오래살 수 없으므로.... 대략 태양계의 나이를 추정하여 이 보다는 별의 나이가 길 것이므로 이것이 최소 수명이 되겠지요.
별의 나이를 실제로 계산하는 경우에는 위 최소 수명이 한계조건 (boundary condition)이 됩니다. 별의 경우 압력과 중력이 맞선다는 정역학적 평형, 핵반응 혹은 중력에너지등 발생한 에너지와 방출된 에너지가 맞선다는 에너지 평형, 질량보존, 에너지 전달방정식 등 별의 물리적 특성을 기술하는 방정식에 의하여 모델별을 만듭니다. 이 모델별을 수치 계산에 의하여 진화시키면 별의 나이를 예측할 수가 있습니다. 특히 태양의 경우에는 우리가 최소 나이를 알고 있으므로 좀더 정확하게 나이를 추정할 수 있습니다.
질량이 태양과 다른 경우에는 내부 구조나 에너지 생성 등이 태양과 약간 다르지만 결국 물리적으로는 같은 방법으로 계산하게 됩니다. 이 과정에서 성단 등의 관측 치와 이론적인 모델 계산 결과를 비교하여 모델을 맞게 수정해 나가게 됩니다.
이와 같은 과정을 거쳐 별의 절대적인 나이 (수명)를 추정하게 됩니다. 별의 밝기는 대략 질량의 3승배에 비례하게되어, 별의 수명은 질량이 n배이면 대략 1/n^2배가됩니다.
별 내부에서 핵반응이 일어나는 과정으로 별의 진화 단계를 생각해 보면,
성운의 수축에 의한 별의 탄생 --> 핵반응 시작 --> 수소 연소 (주계열성 -일생의 거의 대부분을 보냄) --> 헬륨코어 생성, 수소 쉘 연소 --> 헬륨 코어 연소 + 수소쉘 연소 (거성) --> 탄소핵 생성, 헬륨 쉘 연소 (수평계열 거성 혹은 초거성) --> 탄소 연소, 철핵 생성 --> 행성상성운, 초신성 --> 백색왜성, 중성자별
이러한 단계를 거치게되는데 최초의 질량에 따라 운명이 결정되게 됩니다.
별의 나이를 실제로 계산하는 경우에는 위 최소 수명이 한계조건 (boundary condition)이 됩니다. 별의 경우 압력과 중력이 맞선다는 정역학적 평형, 핵반응 혹은 중력에너지등 발생한 에너지와 방출된 에너지가 맞선다는 에너지 평형, 질량보존, 에너지 전달방정식 등 별의 물리적 특성을 기술하는 방정식에 의하여 모델별을 만듭니다. 이 모델별을 수치 계산에 의하여 진화시키면 별의 나이를 예측할 수가 있습니다. 특히 태양의 경우에는 우리가 최소 나이를 알고 있으므로 좀더 정확하게 나이를 추정할 수 있습니다.
질량이 태양과 다른 경우에는 내부 구조나 에너지 생성 등이 태양과 약간 다르지만 결국 물리적으로는 같은 방법으로 계산하게 됩니다. 이 과정에서 성단 등의 관측 치와 이론적인 모델 계산 결과를 비교하여 모델을 맞게 수정해 나가게 됩니다.
이와 같은 과정을 거쳐 별의 절대적인 나이 (수명)를 추정하게 됩니다. 별의 밝기는 대략 질량의 3승배에 비례하게되어, 별의 수명은 질량이 n배이면 대략 1/n^2배가됩니다.
별 내부에서 핵반응이 일어나는 과정으로 별의 진화 단계를 생각해 보면,
성운의 수축에 의한 별의 탄생 --> 핵반응 시작 --> 수소 연소 (주계열성 -일생의 거의 대부분을 보냄) --> 헬륨코어 생성, 수소 쉘 연소 --> 헬륨 코어 연소 + 수소쉘 연소 (거성) --> 탄소핵 생성, 헬륨 쉘 연소 (수평계열 거성 혹은 초거성) --> 탄소 연소, 철핵 생성 --> 행성상성운, 초신성 --> 백색왜성, 중성자별
이러한 단계를 거치게되는데 최초의 질량에 따라 운명이 결정되게 됩니다.