빅뱅24 별의 고향2

[남태근]

24. 별의 고향

    제목이 꽤나 신파적이긴 하지만, 딱 들어맞는 말이다.
별들은 우주공간의 차가운 성운에서 태어난다.  뜨거운 성운은 기체분자의 운동이 너무 활발하여,

성운자체중력으로 뭉치기 어렵다.
성운덩어리에서 중력수축이 일어나면, 내부온도가 1천만K에 이르게 된다.

이  온도가 되면, 수소핵이 융합하면서 에너지를 만들기 시작한다.  별이 탄생하는 것이다.

실제 별들이 태어나는 곳을 밤하늘에서 찾아보자

◈대표주자는 겨울철 밤하늘의 제왕인 오리온 대성운(M45)이다 .

날개를 펼친 새 모양으로 중앙부분에 밝게 빛나는 부분이 있다.

그곳에는 갓 태어난 별 4개가 밝게 빛나고 있는데, 이를 트라페지움(사다리꼴)이라 부른다.

모두 태어난 지 수백만 년에 지나지 않는다.

사람으로 치면, 태어난지 1개월도 채 지나지 않은 나이이다.

                                           오리온대성운- 트라페지움

 
A,B,C,D 별 4개는 소형 망원경으로도 쉽게 구분이 된다.

E와 F는 조금은 까다롭지만, 아마추어용 망원경으로도 6개까지는 그리 어렵지 않게 확인할 수 있다. 보통 시력의 관측자 기준으로 평균이상의 날씨와 200mm이상의 주경, 100배 이상의 배율이면 충분히 가능하다. G별 이상은 천문대급의 망원경이 필요하다.

◈ 독수리 성운

   위 사진은 독수리 성운(M16 , ngc6611)으로, 별들의 고향이란 단어가 딱 들어맞는 대상이다.

우리 시야가 미치는 범위 내에서 가장 활발히 별이 만들어지고 있는 곳이다.
옆길로 잠깐만 새어보자. M16에는 성단과 성운이 함께 있다. 

메시에는 성운은 볼 수 없었고, 성단만을 보았다. 

NGC에도 성단만 등록되어 있는데, .윌리엄 허셜도 성운은 보지 못하고 성단에 대한 기록만 남겼기 때문이다.
버나드가 1895년에 처음으로 사진촬영을 하였고, 2년 후 아이작 로버츠가 사진촬영으로 이 성운을 확인 하게 되었다.  이로서 IC 목록에는 성단과 성운이 모두 등재되었다.

    위 사진의 독수리 성운내부에 특정한 두 지점이 있는데, 그 중 하나가

▶창조의 기둥(Pillars of Creation)이다.
독수리성운 중심부에 위치한 성간가스와 먼지 덩어리로 이름처럼 별들이 왕성히 창조되는 곳이다. 가스와 먼지티끌로 이루어진 세 개의 기둥모양인데, 세 개의 기둥을 멀리서 보면 마치 독수리처럼 보여서 아예 이 성운 전체를 독수리 성운이라 부른다. 세 개의 기둥 중 가운데 기둥이 창조의 기둥이고 독수리 부리에 해당한다. 양쪽기둥이 날개에 해당하겠다.

▶별의 첨탑(Stellar Spire)이라 불리는 또 다른 한 지점이 있다.
독수리 성운의 남쪽에서 12시 방향으로 솟아있는 기둥으로 길이가 9.5광년에 이른다.

사진을 보면 어두운 가스구름 모양인데, 실제로 이 안에서 활발하게 별이 만들어지고 있다.

기둥은 빠른 속도로 소멸되고 있어,100만년 후에는 이 첨탑은 모두 사라질 것으로 예상한다.

그 외에도 불꽃성운(NGC2024), 말머리성운(IC434), 삼열성운(M20), 석호성운(M8)등, 많은 성운 속에서 별들은 계속 탄생할 것이다.
우주가 수축하여 빅 크런치가 일어나지 않는다면...

◈ 아기별
   갓 태어난 어린별은 H-R 도표 좌상단에 위치해 푸른빛을 띠게 된다.
겨울철 대표별자리인 오리온자리에서 오리온벨트인 삼태성 3별이 푸른별이고, 오리온의 왼쪽 어깨에 해당하는 감마별(bellatrix)과 오른 무릎부분인 카파별(saiph)은 푸른색에서 흰색으로 진행 중으로 옅은 푸른색을 띠고 있다.
맨눈으로 밤하늘을 보았을 때, 푸르게 보이는 별은 갓 태어난 별이라고 보면 되겠다.
이에 관한 디지털 성도 자료로는 Skysafari 앱이 있다.

정보란 중, physical parameter에 있는 color index 와 spectrum정보가 여기에 해당하겠다.

이 앱 무료버전에도 이러한 정보가 있기는 한데, 설명문의 작은 글씨를 모두 읽어야 한다.

아래 사진은 유료버전으로 오리온 삼태성중 제타별(말머리 성운 쪽)에 대한 컬러정보를 캡처한 것이다.

   또, 플레이아데스 성단(M45, mel22)은 100여개의 별이 모여 있는 산개성단으로, 시력이 좋은 사람은 맨눈으로도 6~7개의 별을 구분할 수 있다.  현재 푸른색에서 흰색으로 진행중으로, 나이는  6천만년에서 1억년 정도이다. 사람에 비유하면 아직 첫돌도 지나지 않은 새파란(?)놈이다.

M45에는 별빛을 반사하여 보이는 반사성운이 함께 있는데, 빗자루로 쓴 듯한 성운이 푸르게 나타난다. 여러개의 성운중 Merope성운, Maia성운 등 개별 이름을 가진 성운도 있지만, 보통 이를 모두 합쳐 그냥 “플레이아데스 성운”이라 많이 부른다. 

◈별 핵융합으로 생명체를 살리다
별은  수소핵4개를 융합하여 헬륨핵1개를 만들면서, 질량이 조금(0.7%) 줄어들게 된다.

이  질량감소분이 에너지로 전환되는 것이다.
가장 아름다운 공식인  E=mC² 을 한번 더 적어본다.
핵융합에너지는 별의 크기와 형태를 유지시켜주고, 열과 빛을 만들고 있다.

이는 별의 에너지원일 뿐만 아니라, 우주 모든 생명체의 조물주이자, 생명유지의 원천이 될 것이다.
생명체의 조물주 이야기는 잠시 미뤄두고, 생명유지에 대해 먼저 짚어본다.
지구상의 생명체가 살아가려면 액체상태의 물이 필요하다.

H2O가 액체상태를 유지하려면, 태양으로부터 적당한 열기를 받아야 한다.

다행히 지구는 태양의 핵융합에너지의 세기를 고려한 적당한 거리(0.95~1.15 AU)를 두고 있다.

이러한 구역을 “생명체 거주가능영역”이나 “생태권” 또는 동화에서 유래한 “골디락스 존”으로 부르고 있다.
 “골디락스 존”은 항성과의 거리뿐만 아니라, 은하에서의 위치도 매우 중요하다.

은하의 중심에는 성간물질이 고갈되어, 새로운 항성이 태어나지 않고, 블랙홀과 초신성 폭발(수퍼노바)로 인한 감마선도 너무 강하다. 또 은하의 중심에서 너무 멀리 떨어져 있으면, 철과 같은 무거운 원소가 부족하여 생명체가 살아가기 어렵다.

그 외에도 워낙 다양한 변수가 작용하여, 골디락스 존에 대한 단순 명쾌한 답을 제시하지 못하고 있다.

결국 우리가 사는 지구의 위치, 즉 은하중심에서 3만 광년 전후의 거리가 “은하계 골디락스 존”이라고 정의한다면, 지구인의 극히 편파적인 논리일까? 

어찌 되었던, 은하에서 적당한 위치, 태양으로부터의 적당한 거리에 자리함으로서, 지구상의 생명체는 이 조건에 맞춰 생명을 유지, 진화해 왔다.

먹이사슬의 바탕에 위치한, 엽록체의 광합성 관련은 한 줄로 마무리 한다. 
   

              6H2O  +   6CO2    ⟶ 빛 에너지⟶   C6H12O6  + 6O2

               물     이산화탄소   →     태양   →    포도당      산소

수소핵융합이 지속적으로 일어나는 동안, 별은 주계열을 따라 흰색, 노랑을 거쳐 점차 붉게 변해간다.

태양은 현재 표면온도가 약 6000K로  컬러는 노란색에 해당한다.

50억년 후에는 지구 공전궤도까지 부풀어 올라 적색거성으로 표면온도는 겨우 3000K에 머무러고,

태양 바깥층 기체는 우주로 퍼져나가 행성상 성운을 만들 것이다.

그 때까지, 지구상 모든 생명체는 태양에 의지해 살아갈 것이다. 호모 사피엔스의 존재 여부와는 무관하게...

[은하마을]

좋은글 잘보고 있습니다. 나중에 따로이 정리하여 남겨놓아도 좋겠네요. 지금 남원장님 돕에 설치된 장치를 저도 도입하려고 하는데요. 하단부 여유공간이 얼마정도 필요한지요? 그리고 특별히 일반돕가대와 차이나는부분이 있는지요?

[남태근]

책에 다 나오는 내용입니다^^
엔코더 길이는 55.7mm 이네요.
조금은 더 줄일 수 도 있긴 합니다
저는 기성품가대를 그대로 활용했습니다.
차이라면 가대유격이 도입 정밀도와 직결된다는 점입니다

[은하마을]

그럼 거기서 10미리정도 플러스 하면되겠네요. 자가 아주마음에 듭니다. 지금 꼭 필요한거라서.... 감사합니다.^^

[남태근]

예! 제 경우는 그렇습니다.
사용하실 엔코더 종류와 체결방법을 먼저 정하시는것이 ....더 유리하지 않을까 합니다

[은하마을]

측면의 경우 사진과 같으면 설치가 가능한지요? 측면 회전부분의 외경은 가대에 고정(20cm)되고,내경(17cm)은 회전합니다.

[남태근]

고도축 중심(사이드 베어링 중심)에 엔코더를 직접체결하면 되겠습니다

[남태근]

경통무게가 얼마나 나갈까요?
40kg은 될듯합니다만
사이드베어링 받침 재질이 테프론이라면 , 내구성의 문제도 고민을...

[은하마을]

42kg가(미러만16.5kg)목표입니다. 식탁회전판이 힘을받고 회전합니다.테프론은 높이 때문에 제거합니다.

[최동식]

오늘은 동화책을 읽는듯,마음은 벌써 저 별나라로 가고 마네요....

[남태근]

ㅎㅎ 다행스럽고 고맙습니다^^