#17 초거성

문제 1 · OX 문제

질량이 태양보다 훨씬 큰 별은 주계열성 단계 이후 초거성으로 진화하며, 중심부에서 철까지 생성된다. ( )

정답: O

태양보다 몸집이 훨씬 큰 형님 별들은 에너지가 넘쳐서 아주 거대한 초거성이 된답니다. 마치 일반 주방이 아니라 거대한 호텔 주방에서 화려한 요리를 하는 것과 같아서, 아주 묵직한 철이라는 요리까지 뚝딱 만들어내죠.

문제 2 · OX 문제

주계열성 중심부에서 수소가 모두 헬륨으로 바뀌면 수소 핵융합 반응이 멈춘다. ( )

정답: O

요리를 할 때 재료인 수소가 다 떨어지면 더 이상 요리를 할 수 없겠죠? 별의 중심부도 재료가 고갈되면 수소 핵융합이라는 불꽃을 잠시 끄고 다음 단계를 준비하게 된답니다.

문제 3 · OX 문제

중심부에서 수소 핵융합이 멈춘 직후에는 내부 압력이 중력보다 강해져 별이 팽창한다. ( )

정답: X

밖으로 밀어내던 핵융합 에너지가 멈추면, 별은 자신의 무게를 견디지 못하고 안으로 꽉 쪼그라들게 돼요. 중력이 줄다리기에서 이겨서 중심부를 수축시키는 것이죠. 팽창이 아니라 수축이 먼저 일어난답니다.

문제 4 · OX 문제

초거성의 중심부 온도가 1억 K 이상이 되면 헬륨 핵융합 반응이 일어나 탄소가 만들어진다. ( )

정답: O

헬륨끼리 합치려면 아주 뜨거운 열정이 필요해요. 1억 도라는 엄청난 온도가 되어야 비로소 헬륨들이 손을 잡고 탄소라는 새로운 원소로 변신할 수 있답니다.

문제 5 · OX 문제

철은 매우 안정하기 때문에 더 무거운 원자핵으로 핵융합 반응이 일어나지 않는다. ( )

정답: O

철은 원자계의 성인 같아요. 이미 너무나 완벽하고 안정된 상태라 굳이 다른 친구와 합쳐서 변하고 싶어 하지 않거든요. 그래서 별의 핵융합 공장은 철을 만들고 나서 문을 닫는답니다.

문제 6 · OX 문제

초거성 중심부에서 철이 생성되는 이유는 철이 가볍고 불안정하기 때문이다. ( )

정답: X

철은 가벼운 게 아니라 아주 묵직하고 단단한 친구예요. 너무 안정적이라서 변화를 거부하는 것이지, 결코 불안정해서 생기는 게 아니랍니다. 끝판왕다운 묵직함을 가졌죠.

문제 7 · 빈칸 채우기

특정 ( )의 양은 핵융합 과정에서 소모되기도 하지만, 중심부 온도가 높아질수록 별 내부에서 생성되는 ( )의 종류는 더욱 다양해진다. (2글자)

정답: 원소

별은 우주의 연금술사예요! 수소나 헬륨 같은 원소를 재료로 써서 점점 더 다양하고 무거운 원소들을 만들어내죠. 온도가 올라갈수록 만들 수 있는 메뉴가 많아진답니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

주계열성 단계에서 에너지를 만드는 주된 원료이며, 우주에서 가장 흔하고 가벼운 이 원소는 ( )입니다. (2글자)

정답: 수소

모든 별의 첫사랑 같은 원소죠! 가장 가볍고 풍부해서 별이 태어나 처음으로 태우는 연료가 바로 수소랍니다. 이 친구가 있어야 별의 일생이 시작될 수 있어요.

문제 9 · 빈칸 채우기

초거성의 진화 단계에서 별의 가장 깊숙한 중심부에서 마지막으로 생성되는 원소는 ( )이다. (1글자)

정답: 철

별이 평생을 바쳐 도달하는 최종 목적지가 바로 이 원소예요. 가장 뜨겁고 압력이 센 중심부라는 특별한 장소에서만 탄생할 수 있는 아주 귀한 끝판왕 요리랍니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

초거성의 중심부 온도가 상승하여 헬륨 핵융합이 일어나면 ( )가 만들어지기 시작합니다. (2글자)

정답: 탄소

헬륨 세 마리가 하나로 뭉쳐서 우리 몸의 성분인 탄소를 만들어요. 뜨거운 가마솥 안에서 헬륨들이 변신한 첫 번째 무거운 모습이랍니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

중심부 수축으로 발생한 열이 주변의 ( ) 층을 가열하면 내부 압력이 증가하여 별이 크게 팽창합니다. (2글자)

정답: 수소

중심부가 꽉 짜이며 나온 열이 겉에 있던 수소들을 뜨겁게 달궈요. 뜨거워진 수소들이 밖으로 나가려고 힘을 쓰니까 별이 풍선처럼 부풀어 오르는 것이죠.

문제 12 · 빈칸 채우기

초거성 내부에서 마그네슘 이후에 생성되며, 철이 만들어지기 바로 전 단계에서 생성되는 원소는 ( )입니다. (2글자)

정답: 규소

별의 온도가 극도로 높아지면 요리 실력도 정점에 달해요. 마그네슘 다음으로는 우리 지구의 지각을 이루는 주성분인 규소를 요리해낸답니다. 이제 철이라는 결승선이 코앞이에요!

문제 13 · 단답형

초거성 내부의 핵융합을 통해 만들어지는 원소 중 원자핵이 매우 안정하여 더 이상 반응이 일어나지 않는 원소의 이름은 무엇인가요? (1글자)

정답: 철

철은 원소들 중에서 가장 튼튼한 성벽 같아요. 이미 너무 완벽하게 지어져서 더 짓거나 허물 필요가 없는 최고의 상태죠. 그래서 모든 핵융합은 이 철에서 멈추게 된답니다.

문제 14 · 단답형

수소 핵융합이 멈춘 후, 내부 압력이 약해졌을 때 별을 안으로 끌어당겨 중심부를 수축시키는 힘은 무엇인가요? (2글자)

정답: 중력

별이 가진 거대한 몸무게가 스스로를 짓누르는 힘이에요. 밖으로 밀어내던 압력이 힘을 잃으면, 이 묵직한 중력이 이겨서 중심부를 꽉 짜게 된답니다.

문제 15 · 단답형

가벼운 원자핵들이 엄청난 온도와 압력 때문에 서로 합쳐져서 더 무거운 원자핵이 되는 반응을 무엇이라 하나요? (3글자)

정답: 핵융합

작은 찰흙 공들을 꽉 뭉쳐서 하나의 큰 공을 만드는 과정과 같아요. 이 과정에서 엄청난 열과 빛이 뿜어져 나오며 별을 반짝이게 만든답니다.

문제 16 · 단답형

초거성 중심부 온도가 1억 K에 도달했을 때 탄소를 만들기 위해 시작되는 핵융합의 재료 원소는 무엇인가요? (2글자)

정답: 헬륨

수소 핵융합이 끝나고 남은 유산인 헬륨들이 이번 요리의 주인공이에요. 1억 도라는 뜨거운 불꽃 위에서 헬륨들이 새로운 반응을 시작하며 탄소를 만들어내죠.

문제 17 · 단답형

별의 내부에서 중력에 대항하여 밖으로 밀어내는 힘으로, 핵융합 에너지가 멈추면 약해지는 이 힘은 무엇인가요? (4글자)

정답: 내부 압력

별이 중력 때문에 찌그러지지 않게 안에서 밖으로 빵빵하게 버텨주는 힘이에요. 마치 풍선 속의 공기 압력이 풍선 모양을 유지해 주는 것과 같죠. 핵융합이 멈춘다면 이 버티는 힘이 사라져요.

문제 18 · 단답형

별이 적색 거성이 될지 아니면 초거성이 될지를 결정하는 별의 가장 근본적인 특징은 무엇인가요? (2글자)

정답: 질량

별의 운명은 태어날 때의 체급 싸움이에요! 질량이 아주 큰 우량아 별들만이 에너지가 넘쳐서 초거성이라는 화려한 길을 걷게 되고 철까지 만들 수 있답니다.

문제 19 · 보기 선택

초거성으로의 진화 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 중심부의 수소가 모두 소모되면 진화가 시작된다.
• ㄴ. 중력 수축으로 인해 중심부의 온도가 상승한다.
• ㄷ. 별의 바깥층이 수축하여 크기가 작아진다.

정답: ㄱ, ㄴ

연료가 다 떨어지면 진화의 다음 막이 열려요. 안쪽은 중력 때문에 꽉 짜이면서 뜨거워지지만, 그 열기로 인해 겉부분은 오히려 풍선처럼 크게 부풀어 올라야 한답니다.

문제 20 · 보기 선택

초거성 내부에서 핵융합으로 생성될 수 있는 원소를 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 탄소, 산소, 네온
• ㄴ. 마그네슘, 규소, 황
• ㄷ. 금, 은, 우라늄

정답: ㄱ, ㄴ

초거성라는 거대한 요리실에서는 탄소부터 철까지 다양한 요리를 할 수 있어요. 하지만 금이나 우라늄은 별 내부의 일반적인 요리법으로는 도저히 만들 수 없는 아주 특별한 사건이 필요한 재료랍니다.

문제 21 · 보기 선택

철(Fe)의 특징에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 원자핵이 매우 안정하여 핵융합의 종착역이 된다.
• ㄴ. 별의 중심부에서 생성되는 가장 무거운 원소이다.
• ㄷ. 철보다 무거운 원소는 별 내부 핵융합을 통해 쉽게 만들어진다.

정답: ㄱ, ㄴ

철은 우주에서 가장 고집 세고 튼튼한 친구예요. 최고로 안정된 상태라 더 이상 변하지 않으려 하고, 무거운 몸집 때문에 별의 가장 깊은 곳에 자리를 잡는답니다.

문제 22 · 보기 선택

헬륨 핵융합 단계의 특징으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 중심부 온도가 약 1억 K 이상이어야 한다.
• ㄴ. 헬륨 핵융합의 결과로 수소가 생성된다.
• ㄷ. 탄소가 주요 생성물로 만들어진다.

정답: ㄱ, ㄷ

헬륨들을 뭉치게 하려면 1억 도라는 엄청난 화력이 필요해요. 이 화력 속에서 헬륨들이 융합하면 우리가 잘 아는 탄소라는 새로운 원소가 탄생하게 된답니다.

문제 23 · 보기 선택

별의 내부 구조와 원소 분포에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 마치 양파 껍질처럼 층상 구조를 이루고 있다.
• ㄴ. 중심부로 갈수록 더 무거운 원소들이 층을 이룬다.
• ㄷ. 가장 안쪽 중심부에는 철이 위치한다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

별의 내부는 아주 잘 정돈된 양파 같아요. 무거운 원소들이 중력 때문에 아래로, 즉 중심부로 차곡차곡 가라앉으면서 예쁜 층을 만들거든요. 당연히 제일 무거운 철이 정중앙을 차지하죠.

문제 24 · 보기 선택

질량이 태양보다 훨씬 큰 별의 운명에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고르시오. >

• ㄱ. 주계열성 단계 이후 초거성으로 진화한다.
• ㄴ. 중심부 온도가 계속 상승하여 여러 단계의 핵융합을 거친다.
• ㄷ. 별 내부에서 핵융합으로 만들 수 있는 한계치는 철이다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

체급이 큰 별은 진화의 스케일도 커요. 초거성이 되어 여러 가지 코스 요리를 완성해 나가는데, 그 실력의 한계치가 바로 철이랍니다. 철 이후에는 공장 문을 닫여야 하거든요.

문제 25 · 객관식

주계열성이 초거성으로 진화할 때 나타나는 변화로 가장 적절한 것은?

• ① 수소 핵융합이 활발해져서 중심부가 팽창한다.
• ② 내부 압력이 중력보다 강해져 중심부가 수축한다.
• ③ 중심부 수축열에 의해 별의 바깥층이 가열되어 팽창한다.
• ④ 별의 전체 크기는 변하지 않고 밀도만 높아진다.
• ⑤ 중심부 온도가 낮아져 더 이상 원소가 생성되지 않는다.

정답: ③

안쪽은 꽉 쪼여지며 뜨거워지고, 그 열기가 겉에 있는 수소들을 밀어내서 별이 엄청나게 커지는 거예요. 마치 냄비 속 물이 끓어 넘치려고 뚜껑을 밀어 올리는 모습과 아주 비슷하답니다.

문제 26 · 객관식

초거성 내부에서 원소가 생성되는 순서로 가장 옳은 것은?

• ① 수소 → 헬륨 → 철 → 탄소 → 규소
• ② 수소 → 헬륨 → 탄소 → 규소 → 철
• ③ 헬륨 → 수소 → 탄소 → 규소 → 철
• ④ 탄소 → 규소 → 헬륨 → 수소 → 철
• ⑤ 철 → 규소 → 탄소 → 헬륨 → 수소

정답: ②

가벼운 것부터 무거운 것 순서로 차례차례 만들어져요. 수소에서 시작해서 우주의 끝판왕인 철까지 올라가는 계단식 요리라고 생각하면 아주 쉽답니다. 점점 무거운 걸 만드는 실력이 느는 것이죠.

문제 27 · 객관식

다음 중 철(Fe)이 별 내부 핵융합의 최종 산물인 이유로 가장 적절한 것은?

• ① 철은 열전도율이 매우 높은 금속이기 때문이다.
• ② 철은 별의 중력을 가장 강하게 만드는 원소이기 때문이다.
• ③ 철의 원자핵이 매우 안정하여 더 이상의 융합 반응이 일어나지 않기 때문이다.
• ④ 철이 생성되면 별의 온도가 0도 이하로 떨어지기 때문이다.
• ⑤ 철보다 무거운 원소는 우주에 전혀 존재하지 않기 때문이다.

정답: ③

철은 원소계의 다이아몬드처럼 아주 단단하고 안정적인 구조를 가졌어요. 이미 최고로 편안하고 완벽한 상태라 더 이상 합쳐질 필요를 못 느끼는 것이죠. 그래서 별의 엔진도 철에서 가동을 멈추게 됩니다.

문제 28 · 객관식

초거성에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

• ① 질량이 태양보다 훨씬 큰 별이 진화한 단계이다.
• ② 중심부 온도가 높아짐에 따라 더 무거운 원소가 생성된다.
• ③ 중심부 수축으로 발생한 에너지가 팽창의 원동력이 된다.
• ④ 별 내부에서 금이나 우라늄을 핵융합으로 생성한다.
• ⑤ 중심부에는 가장 무거운 원소인 철이 모여 있다.

정답: ④

초거성은 아주 훌륭한 공장이지만, 금이나 우라늄까지는 만들 힘이 없어요. 이 귀한 보석들은 별이 죽으면서 폭발할 때나 생기는 아주 특별하고 엄청난 사건이 필요한 친구들이랍니다.

문제 29 · 객관식

초거성 내부의 물리적 상태에 대한 설명으로 옳은 것은?

• ① 진화가 진행될수록 중심부 온도는 계속 낮아진다.
• ② 중심부의 중력 수축은 별의 크기를 줄이는 역할만 한다.
• ③ 헬륨 핵융합이 시작되기 위해서는 약 1000만 K의 온도가 필요하다.
• ④ 철이 생성된 이후 중심부는 더 이상 스스로 에너지를 만들지 못한다.
• ⑤ 별의 바깥층은 온도가 낮아져서 항상 수축된 상태를 유지한다.

정답: ④

철이 만들어지면 더 이상 핵융합을 못 하니까 별은 에너지를 만드는 엔진이 꺼진 것과 같아요. 연료도 없고 엔진도 멈췄으니, 이제 별은 중력의 힘을 견디지 못하는 위험한 상태에 빠지게 되는 것이죠.

문제 30 · 객관식

자료를 통해 알 수 있는 별의 진화와 원소 생성의 핵심 원리는 무엇인가요?

• ① 모든 별은 질량에 상관없이 동일한 원소를 생성한다.
• ② 별의 중심부가 수축하면 항상 별은 즉시 사라진다.
• ③ 질량이 큰 별일수록 높은 온도를 형성하여 더 무거운 원소를 만든다.
• ④ 철은 불안정한 원소라서 핵융합이 활발하게 일어난다.
• ⑤ 수소는 별의 진화 마지막 단계에서 가장 많이 생성된다.

정답: ③

별의 운명은 체급이 결정해요! 질량이 큰 우량아 별들만이 중심부 온도를 엄청나게 높여서 철까지 만드는 깊은 손맛을 낼 수 있는 것이죠. 체급이 클수록 요리할 수 있는 메뉴가 화려해진답니다.