별 탄생과 성간 구름의 탄생의 비

1985년, 물리학자 하인츠 파겔스는 항성의 탄생을 가리켜 베일에 싸인 비밀스러운 사건이라고 표현했습니다. 오늘날에는 향상된 기술과 관측 도구, 각종 연구와 복잡한 수식 계산을 통해 항성이 수소와 헬륨, 기타 원소로 이루어진 성간 구름이 붕괴하며 탄생한다는 사실이 널리 알려져 있습니다. 그러나 100년 전만 해도 이런 관측이 불가능했습니다. 138억 년 전에 우주가 시작된 이래로 수많은 항성이 등장하고 소멸했습니다. 인류는 하늘을 올려다보기 시작한 직후부터 항성의 진화 과정을 연구하고 있습니다. 그 연구 범위가 매우 넓고 복잡해 일평생을 항성의 탄생에만 바치는 천문학자도 있을 정도입니다. 이번 분야에서는 밤하늘을 수놓은 별이 어떻게 탄생하는지 자세히 살펴봅시다. 항성은 별과 별 사이 성간에서 태어납니다. 구체적으로는 기체와 먼지가 밀집된 성간 구름, 특히 수소가 분자 상태로 존재하는 거대 분자 구름에서 탄생합니다. 분자 구름이 어떠한 계기로 수축을 시작하면 밀도가 높아지고 밀도가 높아진 분자들은 여러 덩어리로 분열해 각자 수축합니다. 갓 태어난 별 주변에 다른 성간 물질이 남아 있으면 이들은 때때로 행성이 되기도 합니다. 약 45억 년 전 분자 구름의 일부였던 작은 구름이 홀로 붕괴하기 시작했습니다. 수축이 계속되면 성운의 중심 온도가 높아져 각 덩어리는 저마다 다시 분열합니다. 분열한 덩어리들이 제각각 수축을 계속하다가 중심 온도가 400만 도를 넘어가면 핵융합이 시작되어 항성이 탄생합니다. 거대한 분자 구름에서 갈라져 나온 분자들이 수많은 별로 태어나는 것입니다. 갓 태어난 항성이 가열되면 생성 초기에는 극지방에서 기체가 뿜어져 나옵니다. 뜨거운 열을 방출하는 데 도움이 됩니다. 이 구름에는 다른 항성이 소멸하며 흩어져나온 물질도 포함되어 있었습니다. 이들 원소 중 일부는 적어도 한 번, 아니면 여러 차례의 거대한 폭발에서 발생했습니다. 수소 분자 구름의 중력이 붕괴하자 곧 태양이 탄생했습니다. 천문학자들은 주변의 노화된 별에 서 나오는 강한 항성풍이나 폭발로 인한 충격파가 갓 태어난 작은 항성 태양을 회전시키고 주변 파편과 뭉쳐지게 했다고 봅니다. 어쨌든 항성은 분자 구름 중심부가 핵융합을 시작할 수 있을 만큼 뜨거워졌을 때 탄생합니다. 즉 태양과 태양계 행성들은 단독으로 만들어지지 않았습니다. 기존에 있던 오래된 별들이 흩어지며 남긴 무리의 일부에서 시작되었을 가능성이 높습니다. 별들도 지구 생태계와 마찬가지로 돌고 돌며 존재하는 것입니다. 별이 태어난 곳을 항성 형성 영역이라고 합니다. 우리은하에도 항성이 탄생하는 몇몇 구역이 있습니다. 가장 유명한 곳은 오리온성운입니다. 오리온성운은 오리온자리의 허리띠 아래에 있는 발광 성운으로, 지구로부터 약 1,350광년 정도 떨어져 있습니다. 오리온성운의 중심에는 아직 젊고 온도가 높은 별들이 모여 있습니다. 가장 밝은 별 4개는 트라페지움이라는 별명을 지니고 있습니다. 이 갓 태어난 별들은 주변 구름을 가열하며 빛을 발합니다. 우리은하의 이웃인 마젤란은하에는 타란툴라 성운이 있습니다. 이들은 질량이 매우 높아 핵융합에 많은 연료를 소모했고 핵 합성 과정에서 무거운 원소들을 많이 만들어 냈습니다. 이들이 소멸할 때 강한 항성풍과 초신성 폭발로 인해 원소들이 우주 전체에 흩뿌려졌습니다. 그 파편과 원소들은 오늘날에도 계속해서 우주 곳곳 성간 공간에 원소를 퍼뜨려 새로운 항성과 행성을 만들고 있습니다. 타란툴라 성운도 많은 항성이 탄생하는 요람과 같습니다. 지구에서 16만 광년이나 떨어져 있지만 정밀한 망원경을 사용하면 타란툴라 성운에서 갓 탄생한 항성들을 관측할 수 있습니다. 이들 역시 주변 성운을 가열하고 남은 기체와 먼지구름을 흡수하며 몸집을 불려 나갑니다. 우주에서 최초로 탄생한 항성은 기본적인 원소인 수소와 헬륨이었습니다. 최초의 항성들은 우주가 탄생한 지 불과 수억 년 만에 뭉치기 시작한 무거운 별이었습니다. 최초의 별이 형성되고 폭발하면서 방출된 물질들은 우주 공간에 퍼져 성간 구름을 형성했습니다. 성간 구름은 항성을 형성하는 데 필요한 원소들을 포함하고 있었습니다. 대부분 수소와 헬륨이지만 탄소, 산소, 질소 같은 무거운 원소들도 들어 있었습니다. 성간 구름은 놀라운 물질들의 혼합체입니다. 성간 구름을 조사하던 천문학자들은 생명의 생성과 진화에 관여하는 생물 이전 분자를 발견했습니다. 항성이 탄생한 성간 구름에는 생명의 기원이 되는 이전의 물질이 풍부하게 담겨 있습니다. 지구상에 존재하는 모든 생명은 최초의 별 또는 성간 구름에서 시작되었다고 볼 수 있습니다.