별은 어떻게 탄생할까?

별은 어떻게 탄생하는 것일까? 우주 공간에는 그야말로 셀 수 없을 정도로 많은 수천억 개 이상의 별들이 있다. 이러한 별들은 도대체 어떻게 생기게 되는 것일까?

태초에 우주가 태어난 이후 시간이 흐르면서 밀도가 높은 영역은 점점 중력에 의해 주위의 물질을 끌어들여 수소와 헬륨으로 구성된 커다란 구름 덩어리를 만드는데 이를 성운이라고 한다.

하나의 구름에서 물질은 수많은 작을 것으로 쪼개지며 중력과 냉각으로 개개의 구름이 수축하게 되면 물질의 상호 충돌이 잦아져서 어느 순간 구름은 고온, 고밀도의 환경에 놓이게 된다. 따라서 각 구름의 중심부는 엄청난 고온, 고밀도에 놓인다. 이러한 환경에서 전자는 원자에서 탈출하여 양전하를 띤 핵과 음전하를 띤 전자의 플라즈마가 형성된다. 만약 처음의 구름의 크기가 크다면 핵융합이 일어날 만큼 핵들은 빠른 속도로 서로 충돌한다. 핵융합이 시작되면 성운에서 별이 탄생하게 된다.

핵융합은 에너지가 큰 광자와 엄청난 양의 열을 발산한다. 광자와 뜨거워진 입자는 중력에 거슬러서 바깥쪽으로 나가려고 한다. 따라서 별 내부에는 두 개의 상반되는 힘이 존재하게 된다. 중력은 입자들을 안으로 잡아당기지만, 핵융합 에너지는 입자를 밖으로 밀어내게 된다. 질량이 주어졌을 때, 이 두 힘의 균형이 별의 크기와 밀도를 결정한다. 평형 상태에 이르게 되면 고밀도의 중심부는 저밀도의 껍질에 둘러싸이게 된다.

거대한 성운에서 만들어진 최초의 별은 주위로 에너지를 발산하여, 성운의 가스를 덥히게 된다. 이렇게 뜨거워진 가스는 팽창하면서 압력과 밀도가 증가하게 된다. 하지만 최초의 별은 연료가 빨리 소진되면서 폭발하며 생을 마감하게 된다.

뜨거워진 가스는 주위를 감싼 성운 속으로 몰리면서 압력과 밀도를 더 높이는 충격파가 형성된다. 가스의 압력과 밀도가 임계점을 넘어서면, 분자 간의 중력이 입자를 한데 모을 정도로 강해진다. 이로 인해 다시 물질은 한곳으로 모일 수 있게 되고 또 다른 별이 탄생하는 것이다.