초신성

거성과 초거성 단계까지 온 무거운 별의 중심에서는 연료가 차례로 바뀌며 점점 무거운 원소가 만들어집니다. 그런데 중심에 철이 쌓이면 거기서 끝입니다. 철은 가장 안정한 원자핵이라 더 융합해도 에너지가 나오지 않기 때문입니다.

에너지를 만들지 못하면 바깥으로 미는 압력이 사라지고, 중력을 버틸 것이 없어집니다. 철로 된 중심핵은 순식간에 붕괴하고, 그 위에 얹혀 있던 바깥층이 중심을 향해 자유 낙하하듯 쏟아져 들어갑니다. 붕괴한 중심핵이 더 이상 줄어들 수 없는 상태에 이르면 쏟아지던 물질이 튕겨 나오고, 이 충격이 별의 바깥층 전체를 날려 버립니다. 이것이 초신성 폭발입니다.

폭발 순간의 극한 온도와 중성자가 넘쳐나는 환경에서, 평소라면 만들어질 수 없던 철보다 무거운 원소들이 합성됩니다. 그리고 별이 평생 만들어 온 탄소·산소·규소·철과 함께 우주 공간으로 뿌려집니다. 별의 핵융합이 철에서 멈추는 이유와 그 너머 원소가 어떻게 생기는지는 별의 핵합성에서 자세히 다룹니다.

한편 붕괴한 중심핵은 사라지지 않고 남습니다. 남은 질량에 따라 중성자별이 되기도 하고, 그보다 무거우면 블랙홀이 되기도 합니다 — 백색왜성·중성자별·블랙홀에서 이 갈림길을 다룹니다. 뿌려진 물질은 성간 물질에 섞여 다음 세대 별과 행성의 재료가 되므로, 초신성은 우주의 물질 순환에서 가장 중요한 고리입니다.