태양이라는 별

'별'볼일 없고 '해'볼만 한 태양천문학자 입니다. ㅎ

태양도 물론 별입니다. 별(항성) 의 정의는 스스로 빛을 내는 구형의 천체라고 하겠습니다. 그러니까 수금지화목토천해 같은 행성이나 각 행성을 도는 달 같은 위성은 우리가 빛을 보지만 스스로 빛을 내는 게 아니라 태양빛을 반사하는 것이니 별이라고 할 수 없지요. 여러분이 잘 아시는 명왕성은 최근에 왜행성으로 강등되었습니다. 가장 큰 이유는 위성인 카론을 압도할 정도로 큰 질량을 가지지 못했다는 이유였습니다. 명왕성과 카론의 전체 무게 중심이 명왕성 밖에 존재하였기 때문입니다.

별이 되기 위해서는 일정수준 이상의 질량이 필요합니다. 그래야 가운데 핵이 충분한 온도에 도달하게 되어 수소 핵융합 반응이 시작되기 때문입니다. 태양 핵의 온도는 대략 1500만도입니다. 수소원자 4개가 융합하여 하나의 헬륨원자가 되는 과정에서 미세한 질량의 감소가 일어나고 이것이 에너지로 전환되는 과정을 통해 태양은 스스로 빛나는 천체가 되는 것입니다. 이 질량의 감소와 에너지의 관계를 기술한 것이 바로 E=mc^2 공식입니다.

태양에 관한 몇가지 숫자를 정리해 보겠습니다. 태양은 지구보다 지름이 108배 더 큽니다. 무게로는 약 100만배 더 무겁습니다. 지구와는 약 1억5000만 킬로미터 떨어져 있습니다. 달보다는 약 400배 더 큰데, 지구에서부터 달과 태양까지의 거리의 비 역시 약 400배 정도여서 지구에서 보면 달과 태양은 비슷한 크기로 보입니다. 기막힌 우연이죠.

https://sdo.gsfc.nasa.gov
일반적인 가시광에서 볼 수 있는 태양의 전체 모습입니다. 거대한 구형의 모습을 하고 있으며 표면에 쌀알무늬라고 불리는 작은 구조들이 촘촘히 있습니다. 태양 표면의 온도가 대략 6000 도 정도이고 전체적으로 노란색에 가깝다고 볼 수 있습니다. 잘 보시면 가운데가 가장자리보다 밝다는 것을 알 수 있는데 이것은 태양이 고체가 아니라 플라즈마라는 고온상태에서 원자핵과 전자가 분리된 상태이기 때문에 그렇습니다. 태양표면의 밝기 분포에 관한 내용은 아래 링크에서 정리되어 있으니 관심있으시면 한 번 보십시오.
https://steemit.com/sun/@sunwatcher/the-physics-behind-the-limb-darkening-of-the-sun

우리의 일상에서 태양의 존재는 절대로 없어서는 안되는 것이죠. 하지만 별들의 세계에서는 태양은 아주 평범한 축에 속합니다. 아래 그림은 H-R diagram 이라고 하여 별들의 절대 밝기와 온도에 따른 분포를 나타내는 그래프 입니다.

By ESO - https://www.eso.org/public/images/eso0728c/, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19915788

몇가지 갈래로 나뉘어 있지만, 가장 많은 별들이 놓여 있는 곳은 main sequence, 우리말로 하면 주계열성이라고 불리는 영역입니다. 노란색의 태양은 그 중간쯤 어디엔가에 놓여 있음을 알 수 있습니다. 덩치가 아주 큰 몇몇 거성(giants) 들은 태양의 수천배까지도 더 크며 이들은 스스로의 질량을 감당하지 못하여 대폭발 후에 블랙홀로 변하기도 하는 등 드라마틱한 일생을 보내지만, 우리의 태양은 주계열에서 순탄하게 살다가 노후에 백색왜성 (white dwarfs) 으로 조용히 일생을 마감하게 되겠습니다.

또한 태양은 우리 은하 (Milky Way)에 속해 있는데 우리 은하는 약 2000억개의 별로 구성되어 있습니다. 태양은 우리 은하 내에서도 중심으로부터 약 60% 떨어진 곳에 놓여 있습니다. 우리가 밤하늘에 하늘을 가로지르는 은하수를 보게되는 것은 마치 시골변두리에서 먼발치 번쩍이는 도시를 바라보는 느낌이 아닐까 합니다. 이런 은하가 우리 우주에 약 2000억개 있다는 것은 아시나요? ㅎ

By NASA/JPL-Caltech/R. Hurt [Public domain], via Wikimedia Commons

지금까지 태양을 별의 관점에서 설명하였습니다. 태양은 우주의 기준에서 지극히 평범한 별이지만 어쨌거나 우리에겐 생명과 같은 존재입니다. 그러니까 평범한 우리도 누군가에겐 태양같은 존재가 아닐까 생각해 봅니다.