제9권 · Chapter 2 · 1절

1-2. 주계열성 — 별의 안정기

별은 왜 폭발하지도, 꺼지지도 않는가?

한 가지 당연하게 여기지만 사실은 놀라운 사실이 있다. 우리 태양은 46억 년 동안 거의 변하지 않는 밝기로 빛나고 있다. 46억 년이면 지구가 태어나고, 생명이 출현하고, 공룡이 살다 멸종하고, 인류가 등장하기까지의 모든 시간이다. 그 긴 세월 동안 태양은 조용히, 꾸준히 빛나왔다.

그런데 잠깐 — 태양의 내부에서는 매초 약 6억 톤의 수소가 핵융합으로 헬륨이 되고 있다. 이것은 수소 폭탄 수십억 개가 매초 터지는 것에 해당하는 에너지이다. 이런 무시무시한 폭발이 내부에서 일어나고 있는데, 태양은 왜 산산이 흩어지지 않는 걸까?

반대로 생각해보자. 태양의 엄청난 질량은 중력으로 자기 자신을 짓누르고 있다. 그 중력이면 태양을 한없이 쪼그라뜨릴 수 있을 것 같은데, 왜 태양은 쪼그라들지도 않을까?

핵심 질문: "태양은 어떻게 폭발하지도, 꺼지지도 않고, 수십억 년 동안 안정하게 빛나는 걸까?"

이 질문에 대한 답이 바로 주계열성의 물리학이다. 이번 절에서 그 비밀을 파헤쳐 보자.

지금까지의 이야기

앞 절(1-1)에서 우리는 별의 탄생을 따라갔다. 차갑고 희박한 분자 구름이 중력에 의해 수축하고, 수축하면서 뜨거워지고, 마침내 중심 온도가 약 1,000만 K에 도달하면 수소 핵융합이 점화되었다. 핵융합이 시작되면 에너지가 방출되고, 이 에너지가 가스를 바깥으로 밀어내는 압력을 만들어 중력과 균형을 이루게 된다고 했다.

바로 그 균형 상태가 이번 절의 주인공이다. 이 균형이 얼마나 정교한지, 그리고 별의 질량에 따라 이 균형이 얼마나 다른 결과를 만들어내는지 알게 되면, 밤하늘을 다시는 같은 눈으로 보지 못하게 될 것이다.