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 [양형진 교수의 과학과 불교사상] 23. 성주괴공Ⅱ
- “풀잎 썩은 자리에 다시 새싹 돋아나듯 -
- 우주전체는 연기법따라 질서있게 생멸”-
별이 아무리 크더라도 가지고 있는 수소의 양은 유한한 것이므로 언젠가는 핵융합 반응의 원료가 되는 수소를 다쓰게 될 것이다. 별은 자신이 가지고 있던 수소를 거의 다 사용하게 되면 매우 불안정해 지면서 커다란 변화를 일으킨다.
이 때 대부분의 별들은 적색거성(赤色巨星)의 단계를 거치게 된다고 한다. 이 단계의 별은 헬륨으로 이루어진 중심핵과 외피로 구성되게 되는데, 중심부에서의 수소 원료는 고갈된 상태이고, 외피는 원래 크기의 100배 정도까지 팽창된다. 이 단계에서 강한 대류작용에 의해 별의 일부가 밖으로 떨어져 나가기도 한다.
수소 핵융합 반응이 완료되면 중심부에서 발산되는 열기가 사라지면서 외부에 있던 질량을 더 이상 지탱하지 못하게 되며, 따라서 별 자체의 중력에 의해 별 전체가 중심부로 함몰하여 높은 밀도의 백색왜성(白色矮星)이 된다. 대부분의 별들은 핵융합 반응의 원료인 수소를 다 사용하고 백색왜성으로 최후의 단계를 맞게 된다고 한다. 이는 질량이 비교적 적은 별의 최후이다.
그러나 질량이 매우 큰 별들은 훨씬 다양한 모습을 보인다. 수소 원료가 고갈되고 나면, 수소 원자에 의해 생성된 헬륨 원자핵이 다시 결합하여 탄소 원자핵을 만들어 내는 새로운 핵융합 반응이 일어날 수 있다. 이 반응이 끝나게 되면 다시 이 탄소 원자를 원료로 하여 더 무거운 원소를 만들어 내는 핵융합 반응이 가능할 수도 있다.
이렇게 여러단계의 핵융합 반응을 거쳐 연료가 다 소비되고 나면 자체중력에 의하여 극히 짧은 순간에 격렬하나 수축이 일어나다가 폭발하게 되는데, 이 과정에서 별은 며칠간 대단히 밝은 빛을 내게 되고 별을 이루는 대부분의 물질은 외부 공간으로 날아가고 만다. 이를 초신성 폭발이라 한다.
이 폭발의 잔해는 (1cc단 100만톤 정도 되는) 대단히 밀도가 높은 물체 덩어리가 되는데, 이는 반지름이 수십㎞정도 밖에 되지 않고 초당 수십회 정도 자전하는 (중성자 만으로 이루어진) 별이 된다. 이는 중성자 만으로 이루어진 중성자 별이라고 추측된다.
만약에 별의 질량이 대단히 커서 중력에 의한 수축 압력이 너무 커서 중성자의 형태조차도 유지할 수 없게 되는 경우도 있을 수 있는데, 이 경우 중심핵 주위의 중력은 너무도 커서 빛 조차도 이 중력을 이겨내면서 이 별에서 탈출할 수 없게 된다. 이를 블랙홀이라고 한다. 이 블랙홀에서는 빛이 새어나오지 않으므로 오직 간접적인 관측만이 가능하게 된다.
사람이 태어날 때는 대개 비슷하게 태어나지만 죽는 모습은 서로 상당히 다르듯이, 별도 최후를 맞이하는 모습이나 그 결과는 이처럼 서로 상당히 다르다.
이제 복잡했던 이야기를 좀 정리하여 보자. 어제 떴던 태양은 오늘도 우리의 세계를 비추고 있지만, 어제의 태양은 오늘의 태양과는 다르다. 태양은 분명히 조금씩 변해가며, 우리와 마찬가지로 조금씩 나이를 먹어간다. 그리고 우리가 언젠가 죽음을 맞이하듯이 태양도 50억년 후의 어느 날 더이상 빛을 발하지 못하게 될 것이다. 그러나 풀잎이 썩은 바로 그 자리에서 그 다음 해의 어느 따스한 봄날 새 싹이 솟아나듯이, 이 우주 어디에선가는 새로운 태양이 바로 그 순간 생기고 있을 것이다.
부증불감이다. 중도의 입장에서 볼 때 생멸은 오직 원융하여 무애할 뿐이다. 성주괴공이라는 우주의 원리는 우주의 구석구석 어느 곳 하나에서도 어긋남이 없다. 태어났다가 죽는 것은 우리 주위에서 보는 유기적 생명체만의 일이 아니다. 작게는 유기 생명체에서부터 크게는 삼천대천세계의 그 모든 것에 이르기까지, 그들 전부는 하나의 예외도 없이 공으로 부터 인연따라 생겨났다가 인연이 흩어지면 그 원래의 자리로 되돌아 가는 우주의 원리를 여실히 우리에게 보여주고 있다.
그러므로 그들 일체는 다 우리와 같은 생명이다. 그들 일체의 하나하나 돌아가는 모습은 그 어느것 하나 예외없이 연기법을 들려주는 부처님의 음성이며, 그들이 살아가는 이 우주 전체는 바로 법음이 울리는 법당이라고 해야 할 것이다.
글: 양형진<고려대 물리학과 교수>
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