항성(또는 붙박이별)은 막대한 양의 플라스마가 중력으로 뭉쳐서 밝게 빛나는 천체입니다. 일반적으로는 별이라고 불립니다. 항성은 우리가 밤하늘에서 볼 수 있는 다른 별과는 달리, 지구에서 가장 가까운 항성인 태양을 포함하여 주로 밤에 볼 수 있습니다. 항성은 핵융합 반응으로 에너지를 방출하여 빛을 내는데, 이는 항성의 내부에서 일어나는 과정입니다.
별은 분광형, 밝기, 운동 등을 통해 질량, 나이, 화학적 조성 등을 알아낼 수 있습니다. 질량은 항성의 진화와 운명을 결정하는 가장 중요한 요소입니다. 또한 진화 과정, 반지름, 자전 주기, 표면 온도 등도 항성의 특징을 결정하는 중요한 요소입니다. 헤르츠스프룽-러셀 도표는 항성의 분포를 나타내는데, 이를 통해 항성의 나이와 진화 단계를 알 수 있습니다.
항성은 성간 구름이 붕괴하여 탄생합니다. 중심핵이 충분히 뜨거워지면 수소가 헬륨으로 전환되는 핵융합 작용이 시작됩니다. 핵에서 생성된 복사 에너지는 수소 물질을 바깥쪽으로 옮기는 과정을 통해 항성은 내부에서 바깥쪽으로 작용하는 복사압과 자체 중력이 균형을 이루는 상태에 있습니다. 수소가 모두 소진되면 항성은 적색 거성으로 진화하며, 이 단계에서는 여러 중원소를 태운다. 생의 마지막에는 질량을 우주 공간으로 방출하며 축 퇴 됩니다. 이 방출된 물질은 새로운 별을 탄생시키는 재료로 재활용됩니다.
홑별은 홀로 고립된 항성으로, 우리 태양이 대표적인 예입니다. 반면에 쌍성 혹은 다중성계는 두 개 이상의 항성이 중력으로 묶여 있는 구조입니다. 이러한 항성들은 서로의 중력에 의해 상호 작용하며, 항성 진화 과정에 큰 영향을 끼칠 수 있습니다.
역사적으로 항성은 인류의 문명과 밀접한 연관을 가지고 있습니다. 항성은 종교적 제의의 대상으로 여겨지기도 했고, 항해 및 방위 판단에 사용되기도 했습니다. 고대 천문학자들은 항성을 영원히 사는 존재로 여겼으며, 별자리에 따라 항성을 분류하여 행성과 태양의 움직임을 예측하는 데 사용했습니다.
인류는 항성을 기준으로 태양의 움직임을 관측하여 태양력을 만들어 농업 활동을 규칙적으로 수행하는 데 이용했습니다. 그리고 가장 처음으로 신빙성 있는 항성 기록을 남긴 국가는 고대 이집트였습니다. 이슬람 천문학자들은 많은 별에 아랍어 이름을 붙이고, 항성의 위치를 관측하고 예측할 수 있게 하는 천문 관측 기구를 발명했습니다.
또한, 항성은 거의 변하지 않는 모습을 가지고 있지만 중국 천문학자들은 새로운 별이 나타나는 것을 발견했습니다. 초기 유럽의 천문학자들은 이러한 새로운 천체를 발견하여 '신성'이라는 이름을 붙였습니다. 이러한 연구를 통해 별이 태양과 같은 존재라는 사실이 천문학자들 사이에서 정설로 받아들여지게 되었습니다.
이탈리아 천문학자 제미니 아나 몬태나라는 1667년 알골의 밝기 변화를 관찰하였고, 에드먼드 핼리는 지구 근처의 고정된 항성이 고유 운동을 보이는 것을 측정했습니다. 이를 통해 항성과 지구 사이의 거리를 직접 측정한 최초의 사례가 등장했습니다. 또한, 윌리엄 허셜은 밤하늘 항성의 분포 상태를 측정하고 별의 밀도가 은하 중심 방향으로 증가한다는 사실을 발견했습니다. 이외에도 요셉 핸드폰 프라운호퍼와 안젤로 세키는 항성 분광학의 지평을 열었고, 프리드리히 베셀은 쌍성 관측 분야에서 중요한 발견을 이루어 냈습니다. 20세기에는 항성 관측의 발전이 가속화되었고, 항성의 분류와 내부 구조, 진화에 대한 이론들이 발전하였습니다. 인류가 알고 있는 별의 대부분은 우리은하 내 국부 은하군에 속해 있으며, 최근에는 수억 광년 떨어진 거리에 있는 거대 성단을 촬영하는 데 성공했습니다. 이러한 연구들은 우리가 항성에 대해 더 많은 이해를 갖게 해주고 있습니다.
별자리의 개념은 고대 바빌론 제국 시대에 이미 존재했던 것으로 보입니다. 과거에 하늘을 관찰하던 사람들은 별이 특정한 모양을 그리면서 배치되어 있음을 보고 이를 자연물이나 신화 속 등장인물과 연결했습니다. 그중 황도 근처에 있는 12개의 별자리는 점성학의 기본 요소가 되었습니다. 또한, 많은 별은 아랍어 또는 라틴어 이름을 갖고 있습니다.
별은 태양이나 특정 별자리와 마찬가지로 고유의 신화를 가지고 있습니다. 예를 들어, 알골은 고르곤 메두사의 눈을 상징하는 존재로 여겨졌습니다.
17세기부터는 별자리의 이름을 그 구역 안의 별 이름 앞에 붙이기 시작했습니다. 요한 바이어는 성도를 만들고 각 별자리 구역 내에 있는 별의 밝기를 기준으로 그리스 문자를 붙였습니다. 그 후 존 플램스티드는 아라비아 숫자를 이용하여 플램스티드 명명법을 개발했습니다. 이후 여러 성료가 작성되면서 다양한 항성 목록 분류법이 개발되었습니다.
현재는 국제 천문 연맹이 항성이나 기타 천체에 이름을 붙이는 권한을 가지고 있습니다. 하지만 몇몇 기업체가 돈을 받고 별에 이름을 지어 붙이는 업무를 하고 있지만, 이들이 지어 붙인 이름은 과학계에서 인정받지 못하고 있습니다. 과학계의 많은 인사들은 이런 기업체를 사기 행각을 벌이는 단체로 보고 있습니다.
항성은 분자 구름 속에서 태어나며, 이 구름은 주로 수소로 이루어져 있습니다. 이러한 구름은 성간 물질 중 밀도가 높은 지역에 있습니다. 태어난 항성은 강력한 빛을 발산하여 주위의 먼지구름을 밝히고, 이를 이온화하여 H II 영역을 형성합니다.
대부분의 별은 주계열 단계에서 대부분의 삶을 보냅니다. 이 단계에서 별은 중심핵에서 수소를 태워 헬륨으로 변화시킵니다. 질량이 다른 별들은 진화 단계에서 각자 다른 물리적 특성을 보여줍니다. 무거운 별은 가벼운 별과는 다르게 주변 환경에 미치는 영향이 큽니다.
항성은 천문학적으로 다음과 같이 분류됩니다:
- 아주 낮은 질량별: 질량이 태양의 50% 미만으로, 점근 거성 가지 단계를 거치지 않고 바로 백색 왜성으로 진화합니다.
- 저 질량별: 질량이 태양의 50% 이상 ~ 태양질량의 1.8 ~ 2.2배 미만으로, 점근 거성 가지 단계를 거치며 헬륨 축 퇴 핵이 생성됩니다.
- 중간 질량별: 헬륨 융합을 거치며 탄소-산소 축 퇴 핵이 생성됩니다.
- 고 질량별: 최소 질량이 태양의 7 ~ 10배이며, 탄소 융합 과정을 거치며 초신성 폭발로 최후를 맞이합니다.
항성 형성은 분자 구름 내부의 중력이 불안정해지면 시작됩니다. 또는 초신성 폭발의 충격파나 두 은하의 충돌로도 발생할 수 있습니다. 밀도가 매우 높아져 진주 불안정성이라고 불리는 조건을 만족하면 구름은 자기 자신의 중력으로 인해 붕괴합니다.
분자 구름이 붕괴하면 밀도 높은 먼지 및 가스 덩어리인 보크 구상체가 형성됩니다. 이들의 질량은 태양의 50배에 이를 수도 있습니다. 구상체는 중력에 의해 수축하면서 밀도가 늘어나고, 중력 에너지는 열로 바뀌어 온도가 올라갑니다. 이러한 과정을 거쳐 원시별이 탄생합니다.
원시별 주위에는 원시 행성계 원반이 형성되는 경우가 많습니다. 중력 수축 과정은 약 1천만 년에서 1억5백만 년에 걸쳐 진행됩니다. 태양 질량의 2배 이하인 원시성은 황소자리 T 항성으로 분류되며, 더 큰 질량을 가진 경우에는 허비가 Ae/Be 항성으로 분류됩니다. 새로 태어난 별은 자전축 양단에서 성운 끼를 발산하는 허빅-아로 천체로 알려져 있습니다.