밤하늘에 빛나는 별들은 영원한 것일까? 아니면 언젠가는 빛을 잃고 어두운 밤하늘 뒤편으로 사라져 버릴 것인가?

누구나 한 번쯤 별을 보며 생각해 봤을 법한 물음입니다. 결론부터 말하자면, 별들도 우리 인간처럼 태어나고 성장하다 늙어 죽는 일생을 가지고 있습니다.

천문학자들의 설명에 의하면 별은 우주공간에 넓게 퍼져 있는 먼지구름(성간운) 속에서 만들어집니다. 대부분 수소 원자로 이루어진 이 성간운의 온도는 매우 낮습니다.

이렇게 온도가 낮으면 입자들은 거의 움직이지 않게 되고 만유인력에 의해 조금씩 응축하게 됩니다. 응축이 진행됨에 따라 입자들의 속도가 증가하고, 입자들 사이의 충돌이 빈번해지면서 온도도 올라가게 됩니다. 온도가 올라가면 입자들의 운동이 활발해져서 달아나려고 하겠지만, 응축이 진행됨에 따라 만유인력도 커져서 달아나지 못하고 더욱 응축하게 됩니다.

이런 과정이 계속되는 동안에 이 원시별 중심부의 온도가 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 온도에 도달하면 별의 핵에서 원자력 발전이 시작되어 정식 별로서의 일생을 시작하게 되는 것입니다.

일단 핵융합 반응이 시작되면 핵융합에 의해 공급되는 에너지를 얻어 달아나려는 힘과, 인력으로 잡아 두려는 힘이 균형을 이루어 더 이상의 응축이 일어나지 않고 빛나게 됩니다. 이런 상태는 별의 핵에 있던 수소연료가 다 떨어질 때까지 계속됩니다. 우리 태양은 약 45억 년 전부터 이런 상태에 있는 별입니다. 태양은 앞으로도 약 50억 년은 내부의 수소연료를 태우며 이런 상태로 빛나고 있을 것입니다.

그런데 별의 일생에서 가장 긴 부분을 차지하는 이 과정의 길이는 별의 크기에 따라 달라진다고 합니다. 핵반응이 격렬하게 진행되는 큰 별에서는 이 과정이 오히려 짧아서 10억 년 정도 되지만, 태양과 같이 작은 별에서는 연료를 아껴 쓰기 때문에 훨씬 오랫동안 빛을 낼 수 있습니다.

수소연료가 다 떨어지면 핵반응이 중지되어 별은 다시 응축하게 됩니다. 그러나 응축에 의해 내부 온도가 더욱 높아지면 곧 또 다음 단계의 핵융합 반응(헬륨이 더 큰 원소로 변하는 핵융합 반응)을 시작합니다. 이렇게 핵반응이 꺼지고 다시 켜지고 하는 동안에 별은 커졌다, 작아졌다 하면서 별 외각에 있는 물질의 많은 부분을 공간으로 날려 보내게 됩니다.

이런 과정을 거친 후에 별에 남아있는 질량이 작으면 우주 공간에서 서서히 식어 가는 백색왜성이 되어 조용히 일생을 마치겠지만, 아직도 많은 질량이 남아있는 별은 초신성 폭발을 일으켜 화려한 우주 쇼로 일생을 마감하게 될 것입니다.

별이 일생 동안 낸 에너지보다 더 큰 에너지를 한순간에 방출하는 초신성 폭발은 별을 이루는 물질 대부분을 공간으로 날려 보내지만, 핵은 그대로 남아 중성자성이 되기도 하고 블랙홀이 되기도 하는 것으로 알려져 있습니다. 우리 태양은 작은 별에 속하기 때문에 초신성 폭발과 같은 대폭발은 하지 않을 것으로 생각됩니다.

그러나 마지막 단계에 가면 태양도 팽창과 수축을 반복하게 될 것인데 팽창했을 때는 태양 표면이 지구 가까이까지 오게 될 것이라고 합니다. 그렇게 되면 지구의 온도도 지금보다 수백도 내지는 수천도나 상승할 것입니다. 지금부터 무슨 대책을 세우는 것이 좋지 않을까요? 하지만 아직 50억 년이나 남았다고 하니 그다지 서두를 필요는 없을 것 같습니다.

우리의 일생도 그렇습니다. 힘든 과정도 있고, 다른 이에게 빛과 같은 존재가 되어주기도 하고, 화려함도 있고 그렇지요. 오늘도 최고의 날이 되십시오.