항성의 핵융합

항성 내부에서 가벼운 원소가 핵융합 반응을 하여 보다 무거운 원소를 생성해 내는 핵반응을 일컫는 말이다. 주계열성 단계에 도달한 항성이 빛을 발하는 원인이며, 우주의 다양한 원소들이 합성되는 일종의 원소 공장과 같은 과정이라고도 할 수 있다.

반응의 종류

수소 핵융합

수소 원자핵을 재료로 하여 다른 원자핵을 합성해 내는 핵융합 반응으로 주로 주계열 단계에 이른 항성의 내부에서 일어나는 핵반응이다. 일반적으로 질량이 작은 항성의 경우 수소의 원자핵, 즉 양성자끼리의 핵합성을 통한 양성자 연쇄 반응(P-P 반응)을 주로 하여 수소를 헬륨으로 합성해 내며, 질량이 좀 큰 항성의 경우 수소 원자핵과 탄소, 질소, 산소의 원자핵을 촉매로 핵합성을 하는 CNO 순환을 통한 핵합성도 함께 이루어진다.

• 이와 관련한 내용은 P-P 반응에서 볼 수 있습니다.
• 이와 관련한 내용은 CNO 순환에서 볼 수 있습니다.

기타 반응

일반적인 핵융합 과정을 통해서 에너지를 얻을 수 있는 최종 단계의 원소는 원자번호 26번인 철이 마지막이다. 이 이상의 원자번호를 가지는 원소들은 핵융합시 발생되는 에너지보다 핵융합을 시키는데 드는 에너지가 더 크기 때문에 일반적인 단계에서는 불가능하다. 그러나 알다시피 지구상의 원소들만 보아도 그 이상의 원자번호를 가지는 원소들이 수두룩하며 자연상태의 원소들만 따져봐도 원자번호가 90번대에 다다를 정도이다. 이렇게 철보다 무거운 중원소들은 일반적인 항성의 주계열 단계에서는 생성이 불가능하며 초신성의 폭발과 같은 아주 극적인 과정을 통해서 합성이 된다.

그러나 이러한 초신성 폭발만으로는 우주에 있는 중원소들이 모두 생성될 수는 없는 것으로 밝혀졌다. 이에 천문학자들은 또 다른 가능성을 찾게 되었는데 이것의 가능성이 가장 높은 것으로 여겨지는 것은 바로 중성자별과 같은 초고밀도의 천체가 서로 충돌하면서 이 과정에서 발생하는 극초고온의 환경에서 구성 물질들이 핵융합을 하면서 만들어졌을 것으로 여겨진다.