별인 항성은 질량이 커진다고 해서 무조건 크기가 커지는건 아닌데 그 이유는 무엇인가요?

Question

일반적으로 별의 항성의 질량이 커지면 크기가 커지는건 일반적으로 알고 있는데요.

그런데 무조건 질량이 커진다고 해서 크기가 커지는건 아니더군요. 그 이유는 무엇인지 알고 싶습니다

Answer 1

안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.

항성의 질량이 점차 커지다 보면 중력이 강해지기 때문에 여러 원소들을 잡아당기게 됩니다.

이렇게 해서 중력의 힘이 강해지다 보면 내부에 강한 열로 인해서 핵융합 반응이 일어나게 되고이 핵융합 반응은 항성을 이루고 있는 원자들이 밖으로 나갈 수 있도록 합니다.

핵융합 반응으로 이루어지는 에너지와 중력이 잡아당기는 힘이 평형이 되는 곳이 항성의 크기가 됩니다.

Answer 2

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

보통 별의 항성은 질량이 커지면 크기도 커지는 경향이 있지만, 무조건 질량이 커진다고 해서 크기가 커지는 것은 아닙니다. 이는 별의 내부 구조와 온도, 그리고 진화 과정에 따라 달라질 수 있습니다.

예를 들어, 빠르게 회전하는 별은 중력과 회전력이 상쇄되어 크기가 줄어들 수 있습니다. 그리고, 별의 내부 온도가 높을수록 외부 대기가 팽창하여 크기가 커질 수도 있습니다.

그리고, 별의 진화 과정에서도 크기가 변하는 경우가 있습니다. 예를 들어, 작은 질량의 적색거성은 크기가 큰 것으로 알려져 있습니다. 이는 수소를 연소하는 과정에서 발생하는 에너지를 외부로 방출하여 크기가 커지기 때문입니다. 이러한 별의 크기 변화는 우주의 다양한 별들을 연구하는 과학자들에게 매우 중요한 연구 주제가 됩니다. 감사합니다.

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Answer 3

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

구성하는 물질이 어떤가에 따라 달라질수 있습니다.

밀도가 무거운 물질이면 질량이 같은 크기여도 더 무거울수 있습니다.

반대로 가벼운 물질이면 같은 크기여도 더 가벼울 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

별의 종류에는 적색거성, 주계열성, 초거성, 백색왜성, 행성상 성운 등이 있습니다.

주계열성은 원시별 다음 단계의 별로 대부분의 별들은 일생의 90% 이상을 주계열성에 머무르며,

중심부에서 수소 핵융합 반응이 일어납니다.

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핵융합 반응으로 인해 내부 온도가 높아 내부 압력과 중력이 서로 평행을 이루어 크기가 변하지 않고 일정한데요.

질량이 큰 주계열성일 수록 중심부의 온도가 높아 수소 핵융합 반응이 빨리 일어나고 따라서 별의 수명도 짧아진다는 특징이 있습니다. 현재 태양의 상태가 바로 주계열성 상태랍니다.

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질량이 태양의 질량과 비슷한 별일 때,

주계열성의 중심부에 있는 수소가 모두 소모되어 헬륨만 남게 되면

수소 핵융합 반응이 더 이상 일어나지 않고 내부 기체의 압력이 감소해 중력으로 인한 수축이 일어나게 됩니다.

수축을 할 때 생기는 에너지로 인하여 헬륨 외부 수소층의 온도가 올라가고

또다시 수소 핵융합반응이 일어나게 되는데

이때 별의 외부가 급격하게 팽창하면서 표면 온도는 내려가게 되는데 이 상태를 바로 적색 거성이라고 합니다.

Answer 5

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

항성의 질량이 커지면 크기가 커지는 것은 일반적으로 알려진 사실입니다. 이는 항성의 내부 압력이 질량에 비례하기 때문입니다. 질량이 클수록 내부 압력이 커지면서 항성의 외피층이 팽창하게 됩니다. 그러나 질량이 커지더라도 항성의 크기가 커지지 않는 경우도 있습니다. 이는 항성의 중심핵에서 일어나는 핵융합 반응의 종류에 따라 결정됩니다. 태양과 같은 작은 항성은 중심핵에서 수소 핵융합만 일어납니다. 이 경우, 질량이 커지면 항성의 크기가 커지게 됩니다.

큰 항성은 중심핵에서 수소 핵융합과 헬륨 핵융합이 모두 일어납니다. 이 경우, 질량이 커지면 헬륨 핵융합이 일어나는 중심핵의 반경이 커지지만, 수소 핵융합이 일어나는 중심핵의 반경은 작아집니다. 따라서, 항성의 크기는 커지지 않거나 오히려 작아질 수도 있습니다. 즉, 항성의 질량이 커지면 항성의 크기가 커지는 것은 일반적이지만, 항성의 중심핵에서 일어나는 핵융합 반응의 종류에 따라 크기가 커지지 않거나 오히려 작아질 수도 있습니다.