철 별

주계열성 이후 항성의 진화

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항성 단계

늙은 주계열성

초기 태양 질량에 따른 구분^*

0.25

0.25~0.4

0.4~8

8~20

20~45

45~120

120~130

130~250

250~

청색왜성^N

준거성

볼프-레이에별^WL

↓

거성^色輝*

(LBV)
초거성· 극대거성^色輝*
(OH/IR 초거성·극대거성)

↓

헬륨 섬광

↓

(O·B형 준왜성)
수평가지별
(적색덩어리거성)

LBV^WL

↓

밀집성 단계와 그 후

잔해 없음

↓

철 별^N*

블랙홀

초대질량 블랙홀로 흡수

호킹 복사로 소멸

* N: 현재 우주에서 관측 및 발견이 불가능한 이론상의 천체

WL: 볼프-레이에별과 LBV의 경우, 아직 두 항성의 형성과 진화단계를 정확하게 설명하는 이론이 존재하지 않는다. 따라서 틀에 서술된 진화 과정은 여러 이론들을 총합하여 서술한 것이며, 실제 진화과정은 틀의 서술과 다를 수 있다.
色: 주계열을 떠난 일반·초·극대거성들은 특이사항이 없는 이상 크기가 커짐과 동시에 온도가 낮아지는 방향으로 진화하며 결과적으로 적색이 된다.
輝: 일부 거성 또는 초거성은 밝은 거성· 밝은 초거성 단계를 밟고 밝아져 초거성·극대거성에 버금가는 밝기를 가진 거성·초거성으로 진화한다.
*: 참고

1. 항성의 초기 질량 외에도 중원소 함량, 회전속도 등에 따라서도 진화 과정이 달라질 수 있으나 이 틀에서는 고려되지 않았다.
2. 거성, 초거성, 극대거성 등의 분류는 여키스 분류법을 따른 것으로 엄밀하게 구분되지 않으며, 항성의 진화 단계를 정확하게 표기하기 위한 기준으로 사용되기는 어려울 수 있다.
3. 철 별은 양성자 붕괴가 발생되지 않을 경우에만 형성되며, 양성자 붕괴가 발생될 경우 흑색왜성은 구성물질이 미립자 단위로 붕괴되면서 소멸할 것으로 예상되고 있다. 이후 철 별은 양자 터널링을 거쳐 중성자별 또는 블랙홀로 진화한다.

틀:주계열성의 종류 · 천문학 관련 정보

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1. 개요2. 상세3. 최후

1. 개요

Iron star
이름 그대로 철로 이루어진 밀집성이다. "철 항성"이라 번역하는 경우도 있으나, 철 별은 스스로 핵융합을 하여 빛나는 천체가 아니므로 항성이라 부를 수 없다. 중성자별(Neutron star)을 "중성자 항성"이라 부르지 않는 것과 같은 이치이다.

2. 상세

양성자 붕괴가 일어나지 않을 경우에만 존재할 수 있으며, 10¹⁵⁰⁰년 후에 생성될 것으로 추측되는 이론 상의 천체이다. 흑색왜성에 있는 원자들은 아주 오랜 시간이 지나면 탄소와 산소 등 철보다 가벼운 원자들은 양자 터널링으로 인해 철로 융합되며, 반대로 철보다 무거운 원자들은 핵분열과 알파 및 베타 붕괴로 인해 철이 되어, 결국 별 전체가 철로 이루어지게 된다.

질량 범위는 매우 넓을 것으로 추측된다. 작은 소행성과 행성부터 갈색왜성과 흑색왜성까지 이 정도의 세월이 지나면 모든 구성 원소가 철이 되기 때문이다.

3. 최후

태양 질량 1.2배 이상의 철 별들은 10³²⁰⁰⁰년이 지나면 찬드라세카르 한계 질량 감소로 인해 초신성 폭발한다. 이러한 이유는 양자 터널링으로 인한 핵융합 과정에서 생겨난 니켈-56 동위원소가 β+붕괴를 하며 양전자를 내놓고, 양전자가 전자와 쌍소멸하면서 전자 축퇴압을 유지시켜줄 전자의 수를 줄이기 때문이다. 그보다 가벼운 별들은

10^{10^{26}}

년 이라는 매우 긴 시간이 지난 후 양자 터널링으로 인해 중성자별이나 블랙홀로 붕괴할 것으로 추정된다.

철 별

1. 개요

2. 상세

3. 최후

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