1.정의와 종류

은하란 무엇인가 ? 은하란 별들의 집단(구상성단, 산개성단)이 모여서 만들어진 대집단이다.

현대 과학의 발견으로 우리 은하에만 2000억개의 별이 있다고 하니 어마어마한 집단임은

말할 필요도 없을 것이다.  은하 중심에는 은하핵이 있고 그 주변에는 나팔선과 은하면이 존재한다.

그러나 모든 은하가 다 이러한 형태를 띄는 것은 아니다. 은하에는 크게 네 종류가 있는데

나열해보자면 불규칙 은하, 막대 나선 은하, 정상 나선 은하, 타원 은하 네 가지가 있다. 이 중에서도

정상 나선 은하는 나선팔이 말린 정도에 따라서 Sa, Sb, Sc로 구분하고 막대 나선 은하도 말린 정도에

따라서 SBa, SBb, SBc로 구분한다. 타원 은하는 납작한 정도에 따라 E0~7까지 구분한다.

2. 은하의 구조와 특징

은하는 곧 별들의 집단이라고 했는데 그럼 구체적으로 별들의 집단이란 무엇인가 ?

별들의 집단에는 구상성단과 산개성단이 있다. 산개성단이란 젊은 별들이 모여 있는 집단으로

온도가 비교적 높고 푸른색을 띄고 있다. 구상성단은 늙은 별들이 모여 있는 집단으로 온도가

낮고 붉은색을 띄고 있다. 타원 은하에는 주로 구상성단이 분포해있는 편인데 때로는 성간물질이

많은 타원 은하도 있다. 이러한 타원 은하는 나선 은하와 타원 은하가 충돌하여 성간물질이

타원 은하에 합쳐진 케이스다. 이러한 은하를 다른 말로 전파 은하라고도 한다.

여기서 잠깐 개념을 정리해보자면 성간 물질이란 우리 인간세계에 비춰 얘기해보면 정자와

난자가 만나 세포분열이 일어나는 그러한 단계에 있는 물질이다. 즉, 아기별로 태어나기 이전의

모습이라고 보면 된다. 

나선 은하에는 두 가지가 공존해있는데 은하핵 부근에는 구상성단이 주로 분포해있으며

나선팔, 은하면 부근에서는 산개성단이 주로 분포한다. 그래서 우리가 밤하늘을 볼 때 은하수 를 보게

되는데 그 은하수 가 바로 은하의 중심이다. 여기서 잠깐 산개 성단과 구상 성단의 사진을 보자.

산개 성단 구상 성단

사진을 보게 되면 산개 성단은 따로 따로 흩어져 있으며 별들 사이에는 성간 물질들이 존재한다.

구상 성단은 늙은 별로 붉은색을 띄며 원의 형태로 뭉쳐져 있다. 이유는 성간 물질들이 다 별들로

탄생했기 때문에 별의 수만 해도 몇십만~몇백만 개 정도 된다. 그에 반해 산개 성단은 신생아

정도로 보면 되고 개수는 수백~수천개 정도 된다.

은하면, 나선팔 부근에는 산개 성단이 모여서 비교적 밀도가 낮아보이는 경향이 있고(촘촘하지 않음)

은하핵에는 구상성단이 모여서 아주 촘촘하게 박혀서 밝게 빛나는 형태를 띄고 있다.

또 은하 주변에는 헤일로라고 하여 은하가 중력을 미치는 범위가 있는데 구상성단이 주로 분포한다.

다음으로 불규칙 은하에는 주로 산개 성단이 분포한다. 그래서 모양이 일정하지 않고 별들이

서로서로 떨어져 있다. 새로 태어난 신생 은하로 보면 될 것이다.

은하 얘기가 나왔으니 우리 은하 얘기를 또 빼놓을 수 없다. 우리 은하는 은하의 분류 중 막대 나선

은하에 속한다. 은하핵이 있고 은하핵에 막대가 있는 형태이다. 은하의 총길이는 대략 10만 광년이며

우리 태양계는 은하핵 중심으로부터 3만광년 떨어진 곳에 있다. 은하핵 두께는 대략 1.5만 광년이다.

그렇다면 우주에서 제일 큰 단위가 은하인가? 아니다. 은하가 모여서 만들어진 집단이 있다.

10~50개 정도의 소규모 집단을 가리켜 은하군이라 하고 수백~수천개 정도의 대규모 집단을

가리켜 은하단이라 한다. 또 이러한 은하단이 모여서 초은하단을 이룬다.

B. 성운

1. 성운의 정의

성운이란 무엇인가 ? 성운이 무엇인지 알기 위해서는 성간 물질이 무엇인지 알아야 한다.

성간 물질이란 우주에 존재하는 가스(기체)와 티끌, 먼지 같은 것들이다. 주로 별과 별 사이에

분포한다. 위에서 살펴본 산개성단 사이에 분포하는 게 바로 이 성간 물질이다. 이러한 성간

물질이 모이고 모여서 대규모 집단을 이루게 되는데 형태를 보면 마치 구름같이 보인다.

그래서 성운(별 성, 구름 운)이라고 부른다.

2. 성운의 종류와 특징

성운의 종류를 살펴보면 발광 성운, 반사 성운, 암흑 성운, 행성상 성운 등으로 나눌 수 있다.

먼저 발광 성운이란 스스로 빛을 내는 성운을 말한다. 반사 성운이란 부근에 있는 별이 발한

빛을 반사해서 빛을 내는 성운이다. 암흑 성운은 가스와 먼지 층이 매우 두꺼워 별빛을 차단하여

검게 보이는 성운이다. 그리고 행성상 성운은 별이 죽을 때 급격히 팽창하면서 흩어진 행성 모양의

성운이다. 

그럼 성운은 어떤 특징을 가지고 있을까? 성운은 성간 물질이 대규모로 모인 집단이기 때문에

별의 생성 이 일어나게 된다. 별의 생성 원리 는 밀도 차에 의한 것으로 어느 한 쪽이 아주 조금이라도

밀도가 높으면 그 쪽으로 입자 또는 기체들이 모이기 시작한다. 모이게 하는 힘을 중력 수축 에너지라

하는데 더 이상의 설명은 요점을 흐릴 것 같아 생락한다.

C. 거성

1. 거성의 정의와 특징, 별의 진화 과정

먼저 거성이 무엇인지 알기 위해서는 별의 진화 과정을 이해해야 한다. 위에서 설명했다. 성운에서

밀도가 큰 쪽에 기체 입자들이 모이게 되는데 그 밀집된 기체의 중심부는 에너지(열)가 증가, 즉 

온도가 증가하게 된다. 얼마나 증가하는가? 1,000만 K까지 증가하게 된다. K라는 것은 켈빈 온도로

-273도를 빼면 섭씨 온도가 나온다. 1,000만 K에 도달하면 수소 기체가 핵융합이란 것을 시작하게

되는데(말그대로 원자핵끼리 융합하는 것) 이때부터 '별'이라고 부른다. 별 중심부에서 핵융합에

의해 헬륨이 계속 생성 되고 중력 수축 에너지(다른 말로 만유인력)와 고온에 의한 기체 압력의 힘

(중력이 중심으로 당긴다면 기체 압력은 밖으로 민다)이 평형을 이루게 되면 태양과 같은 안정된

별이 된다. 이러한 별을 주계열성이라고 부른다.

정 리해보면 성운 -> 원시별(1,000만 K 도달 전) -> 주계열성.

별의 주계열성 기간은 전체 생애 중 90%이다. 주계열성의 다음 단계부터는 그 별의 질량에 따라

진화하는 것이 달라지게 된다. 질량의 작고 큼은 태양을 기준으로 설명한다. 태양보다 질량이 작은

별은 주계열성 다음에 바로 백색왜성이 된다. 백색왜성이란 백색을 띤 왜소한 별이란 뜻이다.

태양 정도의 질량을 가진 별은 적색거성이 된다. 먼저 주계열성에서 적색거성이 되는 과정을 보자.

주계열성은 수소 핵융합 반응에 의한 헬륨 생성 이 특징이다. 이러한 헬륨 생성 이 멈추는, 즉 수소가

다 닳은 상태에 이르면 별은 갑자기 수축을 하기 시작한다. 성운이 수축하면서 온도를 높였듯이.

수축을 하게 되면 별 중심부는 기하급수적으로 온도가 증가하게 된다. 별 중심부 온도가 1~2억 K에

이르면 헬륨 핵융합 반응이 일어나게 되고 탄소가 생성 된다. 이 과정에서 가열된 중심부 부근은

높아진 온도에 의해 부피가 증가하게 되고 부피가 증가함에 따라 표면온도는 다시 떨어진다.

그래서 보통 적색(온도가 낮다는 의미)을 띄게 되는 것이며 이러한 별을 적색거성이라 한다.

이제 탄소까지 다 만들었는데 더 이상 핵융합 할 수 있는 기량이 안된다(태양 정도 질량의 별).

이제부턴 변광성이라고 하여 별의 밝기가 주기적으로 변하는 별로 진화한다. 더 이상 핵융합이 

안되니 별이 불안정해져 수축과 팽창이 계속 반복되는 상태다. 쉽게 이해해보자면 목숨이 위태

위태한 사람을 떠올리면 된다. 별은 이제 끝을 향해 달려가고 있는 것이다. 중심부는 백색왜성이

되고 바깥쪽은 팽창한다. 별의 죽음이다. 여기서 팽창한 부분, 별의 껍데기는 행성상 성운이 된다.

자 이제 질량이 큰 별을 살펴보자.    

주계열성까지는 똑같다. 다음 단계부터 다르다. 태양 질량의 대략 25배 이상 되는 별은 초거성이

된다. 이 초거성은 질량이 크기 때문에 탄소보다 더 무거운 원소를 생성 할 수 있다. 핵융합 반응에

의해 많은 원소가 생성 되게 되고 더 이상 핵융합할 수 없게 되면 마찬가지로 변광성으로 진화한다.

별이 더 이상 버티지 못하는 시점, 별은 엄청난 폭발을 일으키게 된다. 그 때 엄청난 폭발을 일으키는

별을 가리켜 초신성이라 한다. 초신성 대폭발이 일어나게 되면 중성자별이 형성되거나 질량이 엄청

나게 큰 별은 블랙홀이 된다.

정리하자면 거성이란 별의 진화단계에서 주계열성 다음 단계에 해당되는 별이다.

특징은 중심부에서는 수축이 계속 일어나고 바깥층은 계속 팽창한다는 것이다.