항성정유체평형 (Stellar Hydrostatic Equilibrium)
한 줄 정의: 별 내부에서 안쪽으로 당기는 중력과 바깥으로 미는 압력이 균형을 이룬 상태입니다.
쉽게 풀면
별은 자기 무게 때문에 끊임없이 수축하려 하지만, 중심에서 핵융합으로 데워진 기체의 압력이 바깥쪽으로 밀어내며 이를 막습니다. 두 힘이 각 깊이마다 정확히 맞아떨어져 별의 크기가 오랫동안 거의 변하지 않는 상태를 항성정유체평형이라고 합니다. 별이 수십억 년 동안 안정적으로 빛날 수 있는 이유입니다.
왜 중요한가
항성 구조를 기술하는 네 개의 기본 방정식 가운데 첫 번째로, 별의 내부 압력과 온도 분포를 결정합니다. 이 균형이 깨지는 순간이 바로 중심핵붕괴초신성이나 별의 수축·팽창 같은 극적인 사건이므로, 항성 진화의 각 단계를 이해하는 출발점이 됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"모형 계산에서는 각 껍질에 대해 정유체평형 조건과 에너지 수송식을 동시에 만족하는 해를 구하였다."
조금 더 깊게 보면
평형 조건은 압력 기울기가 국소 밀도와 중력가속도의 곱과 같다는 식으로 표현되며, 여기에 질량 보존, 에너지 생성, 에너지 수송 방정식을 더해 항성 구조 방정식 묶음이 완성됩니다. 평형이 조금 흐트러지면 별은 자유낙하 시간 규모로 빠르게 되돌아오며, 이 시간이 열적·핵적 시간 규모보다 훨씬 짧다는 점이 별을 준정적으로 다룰 수 있는 근거입니다. 축퇴물질에서는 압력이 온도에 거의 무관해져 평형의 성격이 달라집니다.
주의할 점
기상학의 정역학 근사나 정지한 물속의 정수압도 같은 이름을 쓰지만, 여기서는 자체 중력으로 뭉친 별 내부의 압력 균형을 가리킵니다. 또 평형은 힘의 균형일 뿐 에너지가 새어 나가지 않는다는 뜻은 아닙니다.