별의 진화 단계는 그 크기와 질량에 따라 다양한 경로를 따르지만, 가장 일반적인 별의 진화 모델은 주평균열별(main sequence star)에서부터 적색거성, 초신성, 중성자별, 화이트 드워프 등의 단계로 이어지는 과정을 포함합니다. 아래는 일반적인 별의 진화 과정을 설명하는 단계입니다.
분자 구름의 수축
별의 형성은 거대한 분자 구름이 중력의 작용으로 수축하는 과정으로 시작됩니다. 중심부의 밀도가 증가하면서 온도와 압력이 상승하게 됩니다.
주평균열별 형성
분자 구름의 수축으로 중앙에 충분한 온도와 압력이 형성되면 핵융합 반응이 시작되어 수소가 헬륨으로 변하면서 엄청난 에너지를 방출하게 됩니다. 이 과정에서 주평균열별로 진화하며, 수소 핵융합이 균형을 이룰 때까지 수명을 유지합니다.
적색거성 단계
주평균열별에서 수소 연소가 소진되면 중심부의 압력이 감소하게 되어 외부 층이 팽창하면서 별은 적색거성이 되어 크게 부풀게 됩니다.
행성상 성간 물질 분출
적색거성 단계에서 별은 외부 층을 제거하면서 행성상 성간 물질을 분출시키게 됩니다.
헬륨 핵융합과 중성원소 합성
적색거성에서 충분한 온도와 압력이 형성되면 헬륨 핵융합이 시작되며, 헬륨이 더 무거운 원소로 변화합니다. 이 과정에서 중성원소 합성이 이루어집니다.
중성원소 합성과 적층
헬륨 핵융합이 끝난 후에도 중성원소 합성이 지속됩니다. 이러한 과정에서 별의 중심부는 증발하면서 점점 더 밀집하게 적층됩니다.
초신성 폭발
중심부의 중성원소 합성이 끝나면 별은 안정성을 잃고 폭발적인 초신성 폭발을 일으키게 됩니다. 이 때 엄청난 빛과 에너지를 방출하며 주변 공간에 새로운 원소를 생성하고 분배시킵니다.
중성자별 형성
초신성 폭발로 남은 중심부는 중성자별이라는 밀도가 매우 높은 물체로 압축됩니다. 중성자별은 매우 빠른 회전과 높은 중력을 가지며, 뉴턴의 중력이 중성자의 중력을 상쇄시켜 붕괴를 막습니다.
화이트 드워프 형성
중소형 별들은 수소 연소가 완료되면 중심부만 남게 되며, 이것이 화이트 드워프라고 불리는 별의 형태로 남게 됩니다. 화이트 드워프는 더 이상 에너지를 생성하지 않지만 여전히 높은 온도를 유지하며 밝기를 방출합니다.
이러한 별의 진화 단계는 별의 질량과 크기에 따라 다양한 변화를 겪으며, 우주에서 별들이 다양한 형태로 진화하고 탄생하게 되는 과정을 설명합니다.