태양은 나이를 먹으면서 천천히 밝기가 증가하고 있으며, 처음으로 생애를 시작했을 때 비해 지금 45퍼센트 정도 더 밝다. 탄생 이후 태양은 지구에 영향을 크게 줄 수 있을 정도로 밝기가 변해 왔다. 예를 들어 중세에 태양의 극소기로 인해 빙하 시대 현상이 발생했던 것으로 보인다. 태양은 지구에서 광속으로 8분 거리에 있으며 가장 연구가 자세하게 이루어진 항성이고 전형적인 분광형을 지닌, 약 46억 살의 주계열성이다. 흑점은 강력한 자기장 활동과 관련되어 있으며, 다른 태양 표면에 비해 온도가 낮은 지역이다. 태양은 변광성으로 분류되지는 않지만 주기적인 밝기의 흑점주기로 변화를 보여준다.
태양의 중심부에는 핵이 있고 핵융합 작용이 일어날 정도로 엄청 뜨겁고 압력 또한 크다. 복사층 위에는 대류층이 존재하는데 여기에서는 에너지가 물리적인 가스 교환 형태를 통해 전달된다. 중심핵 위에는 복사층이 존재하는데 여기서 에너지 플럭스를 복사 형태로 전달한다. 이러한 태양의 대류층이 자기장을 발생시키는 이유이며, 이 자기장으로 인해 태양 표면에 흑점이 생겨나는 것으로 확인되었다. 지구의 자기력선이 대기로 다가와 만나는 지점에서 오로라를 형성한다. 플라스마 입자로 구성된 태양풍은 태양으로부터 꾸준히 우주로 흘러 나와서 태양권까지 이어진다.
태양계는 소행성대, 내행성, 외행성의 세 부분으로 크게 나눌 수 있다. 외행성계는 가스로 이루어져 있으며 목성, 천왕성, 토성, 해왕성으로 구성되어 있다. 내행성계로 일컫는 지구형 행성들로는 금성, 지구, 화성 등이 있다. 해왕성 너머로는 카이퍼대가 존재하고, 가장 바깥쪽에는 최대 1광년이 넘는 거리까지 우ㅌ오르트 구름이 펼쳐진다.
행성 천문학은 위성, 왜행성, 소행성 등이 존재하며, 그리고 외계 행성 집단들을 연구 대상으로 다룬다. 일련의 탐사로 인해 태양계의 형성과 진화에 관해 많은 연구가 있었으며, 새로운 사실들이 발견되고 있다.
태양계는 상대적으로 연구가 많이 이루어졌지만, 과거에는 관측 도구로 주로 망원경을 이용했으며 지금은 우주 탐사선이 많은 역활을 하고 있다. 행성이나 위성들의 안쪽 열들은 이들을 만들었던 물체들끼리 충돌하여 발생한 열기로 생겨난다. 그 외 천체들의 경우 화산이나 지각 운동 등 지질학적 활동이 생겨날 정도의 열을 발생하게 되었다. 이들 중 천체는 바람이나 물로 인하여 지각의 침식 과정을 거친다. 질량이 작은 천체들은 빠르게 차가워지고, 충돌구 생성을 제외한 모든 활동을 멈추게 한다. 행성들은 충분한 질량을 획득한 뒤, 물질은 무거운 행성 중심부로 가라앉고 가벼운 물질은 위에 남는, 구별화의 과정을 겪게 된다. 이러한 과정을 통해 행성들의 중심에는 석질이나 철의 중심핵이 생성되고 그 위는 더 가벼운 물질들로 이루어진 틀이 형성되었다. 핵 부위는 액체 또는 고체 성분을 지니고 있으며, 다른 행성의 중심핵은 특별한 자기장을 형성하는 원인을 제공한다. 이런 자기장은 태양풍으로부터 행성의 대기를 보호하여, 벗겨져 나가지 않게 한다.
항성 생성은 큰 분자 구름으로 알려진, 가스와 먼지의 밀도가 높은 곳에서 시작된다. 분자 구름이 불안정해지면, 중력 때문에 구름이 여러 조각으로 깨지게 되고, 각각의 조각들은 고대별을 형성한다. 중심핵 부분이 적당히 밀도가 높고, 뜨거워지면 융합 작용이 시작되며, 안에서 주계열성이 탄생하게 된다. 리튬이나 수소보다 무거운 원소들은 천문학에서는 중원소라고 부르는데, 이들은 항성의 안쪽에서 만들어진 것들이다. 항성의 진화 과정을 연구하는 것은 우주를 이해하는 데 있어 매우 중요한 역활을 한다. 천체물리학은 관측 및 이론, 항성 내부 시뮬레이션을 컴퓨터를 이용하여 연구해왔다.
항성의 최후 역시 마지막에 남은 별의 무게에 따라 달라진다. 태양같이 큰 별은 행성상 성운의 형태로 질량을 방출하고 중심부에 백색왜성을 남긴다. 혹은 폭발 후 태양의 남은 질량의 3배가 넘는 경우 블랙홀로 진화하게 된다. 서로 가까이 붙어 있는 쌍성의 경우 주성에서 나온 물질이 반성인 백색 왜성으로 흘러가면 신성 폭발을 일으키게 된다. 행성상 성운 및 초신성은 중원소를 성간 공간에 중요한 역할을 하며, 생명체의 탄생 역할을 하는 재료를 공급하게 된다. 만약 이들이 없다면 새롭게 탄생하는 행성 및 별들은 수소와 헬륨으로만 이루어질 것이고, 지구형 행성은 생겨날 수 없다.
우리은하 중심부에는 팽대부가 있으며, 은하 중심에는 큰 블랙홀이 있는 것으로 전해지고 있다. 별들 사이에는 먼지와 가스로 이루어진 희박한 성간 물질이 분포하고 있다. 밀도가 높은 곳에서는 수소 분자 및 다른 원소들로 구성된 분자 구름이 만들어지고, 이 안에서 별들이 탄생한다. 처음에 별의 생성은 분자구름이 밀집된 암흑 성운의 형태로 시작되며, 암흑 성운은 압축되고 붕괴하여 원시별이 만들어지게 된다.
외부 은하 및 우리은하에 대한 운동학적 연구를 통해 눈에 보이는 물질보다 더 많은 질량이 있다는 사실을 알게 되었다. 빛을 내지 않지만 질량이 가지는 암흑물질의 본질은 아직 규명되지 않았으나, 우주에 있는 물질의 대부분을 암흑물질 헤일로가 차지하는 것으로 보인다. 우리의 태양계는 우리은하에 속해 있으며 이는 국부 은하군에 속해있다. 우리은하의 중심을 공전하고 있다. 별, 암흑물질, 가스, 먼지 등이 서로에게 중력의 영향을 주며 묶여 우리은하를 구성하고 있으며, 이들은 공통 질량중심을 중심으로 회전하고 있다. 우주의 거대구조는 이러한 개개의 별들이 모여서 이루는 구조를 의미한다. 은하들이 모여 은하 군을 이루고, 우주의 거대 구조는 계층적으로 만들어지는데, 모여 은하단을 형성하며, 이것은 초은하단을 만드는 식이다. 이러한 큰 군집들은 다시 필라멘트와 그사이의 공동을 이루며 존재한다.
댓글