성간운

요약 은하계 안에서 발견되는 성간물질의 집합체.

오리온자리 내 성간운

천체와 천체 사이의 공간, 즉 '성간'에는 가스, 플라스마, 먼지 등과 같은 성간물질이 존재하는데, 이러한 성간물질의 분포 밀도가 주변보다 높아 마치 구름처럼 관찰이 되면 성간운이라고 부른다.

성간물질이 기체이면 성간기체(interstellar gas), 작은 고체 알갱이이면 성간티끌(interstellar dust)이라고 부르며, 성간운은 이러한 성간기체와 성간티끌이 모여서 형성된다. 성간기체의 99%는 가스 상태로 이루어져 있으며, 주변 별빛에 영향을 준다. 성간티끌은 고체 알갱이로 평균 10⁶m³의 성간 공간에 한 개 정도 존재한다. 성간운은 수소, 나트륨, 칼륨 등 여러가지 원자와 분자, 이온 등으로 이루어져 있으며, 성간물질의 밀도 분포에 따라 주변 빛을 차단하기도 한다.

성간운과 별의 탄생

성간운은 태양과 같은 별(항성)의 기원을 밝히기 위한 중요한 연구대상이 된다. 성간운의 중력 수축으로 별이 태어나기 때문이다.

별은 성간 물질의 밀도가 높고, 온도가 상대적으로 낮은 영역에서 만들어지는데, 이러한 영역에서는 물질들의 운동에너지가 적어 비교적 쉽게 성간운이 수축한다. 수축된 성간운 중심부가 일정 밀도에 이르게 되면, 압력이 증가하는데, 이 때 중력과 압력이 힘의 평형을 이루는 상태인 정역학적 평형에 도달하게 된다. 이처럼 성간운 중심부에 형성된 천체를 원시별이라고 부른다. 

성간운의 수축이 진행될수록 불투명도가 증가해 중심온도는 더욱 높아진다. 성간운은 수축 초기 대부분 수소 분자로 이루어져있으나, 중심온도가 약 1800K에 도달하면 수소 원자로 해리된다. 해리 과정에서 주변의 열을 흡수하는데(흡열과정), 이로 인해 압력에 기여할 에너지가 소모되면서 정역학적 평형을 이룰 수 없게 된다. 이 때 원시별의 중심은 다시 수축을 시작하고, 중력은 주변의 물질들을 계속해서 잡아 당긴다. 원시별의 내부 온도가 충분히 높아지면 중심핵에서는 핵융합 반응이 시작되며, 이 때 발생하는 에너지로 압력에 의한 힘이 중력과 평행을 이루게 된다. 이러한 과정에서 안정화된 원시별은 주계열별로 변화한다.