태양의 질량은 얼마인가?
태양
태양의 수명은 약 123억 6500만년이고 핵우주 연대학에 따르면 45억 6720만년 전에 형성되었다. 분광형은 G2V이며 비공식적으로 "노란색 별"로 불리는데, 그 이유는 태양이 지구에서 황색으로 보이기 때문이다. 실제로는 가시광 복사가 스펙트럼상 초록 부분에서 가장 강렬하다.[2]. 다만 실제로 우주에서 보면 태양은 g형 주계열성이므로 흰색으로 보인다. 이 분광형 표시에 있어서 G2는 태양 표면의 유효 온도가 약 5,778K켈빈임을, V는 우주의 다른 대다수 별과 마찬가지로 태양이 원자 핵융합을 통해 에너지를 생산하는 주계열성임을 뜻한다. 태양은 중심핵에서 초당 4억 3천만~6억 톤의 수소를 태운다. 태양은 천문학자들에게 있어 한때는 작고 상대적으로 눈에 띄지 않는 별이었으나 이제는 우리 은하 별들 중에서 밝은 축에 드는 존재로 인정되고 있다. 우리 은하 별 대부분(90퍼센트)은 작고 어두운 적색 왜성이다[3][4]. 이들은 아무리 밝아도 태양 밝기 10%에 불과한다. 태양의 지름은 약 139만 2천 킬로미터로 지구보다 109배 크며, 질량은 2×1030 킬로그램으로 지구보다 약 33만 배 무거워 태양계 전체 질량의 약 99.86%를 차지한다[5]. 태양 질량 약 4분의 3은 수소, 나머지 4분의 1은 대부분 헬륨이다. 총질량 2퍼센트 미만이 산소, 탄소, 네온, 철 같은 무거운 원소들로 이루어져 있다[6]. 태양의 뜨거운 코로나는 우주 공간으로 연속적으로 뻗어 있으며, 여기에서 대략 100천문 단위 거리 태양 권계면까지 뻗어 있는, 대전(帶電)된 입자의 흐름인 태양풍이 만들어진다. 태양풍이 만들어 낸 성간 매질 속 거품 구조인 태양권은 태양계 내에서 가장 거대한 구조이다[7][8]. 태양은 백색광을 내지만 지구 표면에서 볼 때 파란색 빛이 일으키는 대기 산란 때문에 노란색으로 보일 수 있다[9]. 태양은 지구와 대략 1억 4960만 킬로미터(1천문단위) 떨어져 있으나, 정확히는 매년 1월 근일점에서 가장 가까워지고 7월 원일점에서 가장 멀어진다[10]. 빛이 태양을 출발하여 이 거리를 지나 지구까지 오는 데에는 약 8분 19초가 걸린다. 태양의 절대 등급은 +4.83이나 지구에서 가깝기 때문에 겉보기 등급은 -26.74로 아주 밝게 보인다[11][12].
태양계
지금으로부터 약 54억 년 뒤 태양의 핵에 있던 수소는 완전히 헬륨으로 바뀌며, 주계열성으로서의 태양의 일생은 끝난다. 이 시점에서 태양의 반지름은 지금의 260배까지 부풀어 올라 적색 거성 단계에 돌입한다. 표면적이 막대하게 늘어나기 때문에 표면 온도는 크게 낮아져 2,600 켈빈 수준까지 내려가 붉게 보이게 된다.[108]
용골자리 에타
에타별처럼 태양 질량의 100배가 넘는 천체들은, 태양보다 약 백만 배 정도 밝게 빛난다. 이들은 우리 은하 내에서 매우 희귀한 존재들로, 통틀어 수십 개 정도 있을 것으로 추정한다. 이들은 항성 질량의 마지노선인 에딩턴 한계에 근접하거나, 또는 더 무거울 수도 있다. 에딩턴 한계는 항성의 복사압과 중력이 겨우 평형을 이룰 수 있는 한계점을 말한다. 이 한계점인 태양질량 120배를 넘는 항성은 형태를 겨우 유지할 수 있으며, 머지 않은 미래에 초신성 또는 극초신성으로 최후를 맞게 될 것이다.
태양 광도
만약 전자기파와 같은 태양중성미자 복사까지 태양광도에 포함시킬 경우, 광도량은 3.939 W (이는 4.382 kg/s 또는 2.107 "M"/d)과 같다)로 약간 올라간다.
태양계
태양으로부터 10광년 이내 범위에는 이웃 별이 몇 개 없다. 가장 가까운 이웃 별은 센타우루스자리 프록시마로 태양으로부터 4.2광년 떨어져 있으며, 중력으로 프록시마와 연결되어 있으리라고 추측되는 센타우루스자리 알파 A, B 항성계가 4.4광년 거리에 있다(이런 이유로 프록시마를 센타우루스자리 알파 C로 부르기도 한다). A와 B는 가까이 연결되어 있는 쌍성으로 태양과 비슷하며, 프록시마는 적색왜성으로 매우 어둡다. 그 다음으로 태양과 가까운 항성은 적색왜성 바너드 별(5.9광년), 울프 359(7.8광년), 랄랑드 21185(8.3광년)이다. 10광년 이내에서 가장 밝고 무거운 이웃 별은 8.6광년 떨어진 시리우스로, 질량이 태양의 2배 가까운 주성 A와 짝별 백색왜성 B 두 개로 구성되어 있다. 10광년 내 나머지 별로는 적색왜성 쌍성으로 구성된 루이텐 726-8(8.7광년), 홀로 있는 적색왜성 로스 154(9.7광년)가 있다.[94] 태양처럼 홀로 있으면서 비슷한 G형 주계열성 중 가장 가까운 별은 고래자리 타우로 11.9광년 떨어져 있다. 이 별의 질량은 태양의 80퍼센트이며, 밝기는 60퍼센트 정도이다.[95] 태양으로부터 가장 가까운 외계 행성은 태양보다 어둡고 가벼운 K형 항성 에리다누스자리 엡실론을 돌고 있으며 10.5광년 떨어져 있다. 엡실론 주위에는 한 개의 행성 에리다누스자리 엡실론 b의 존재가 확인되어 있는데, b의 질량은 목성의 1.5배에 어머니 항성을 6.9년에 한 바퀴 돈다.[96]
알닐람
알닐람의 속성값은 논문에 따라 다양하다. 크라우더 연구진은 2006년 항성풍 및 대기 모델링을 사용하여 이 별의 밝기는 태양의 27만 5천 배, 유효 온도는 2만 7천 켈빈, 반지름은 태양의 24 배라는 결론을 얻었다. 반면 설 연구진은 2008년 CMFGEN 코드로 스펙트럼을 분석, 밝기는 태양의 53만 7천 배, 유효 온도는 27,500 ± 100 켈빈, 반지름은 태양의 32.4 ± 0.75 배로 추정했다. 오리온자리 OB1 성협 구성원들의 스펙트럼과 나이를 분석한 결과 알닐람의 질량은 태양의 34.6 배(주계열성이었던 시절에는 태양의 40.8 배), 나이는 570만 년으로 예측하였다.
OGLE-TR-122
반성 OGLE-TR-122b의 반경은 태양의 12퍼센트로 이는 목성보다 약 20퍼센트 정도 더 큰 수치이며, 질량은 태양의 9퍼센트(또는 목성의 약 95배 정도)이다. 여기서 이 별의 밀도가 태양의 50배에 달하는 것을 알 수 있다. OGLE-TR-122b의 질량은 항성이 지닐 수 있는 가장 작은 질량인, 태양의 7 ~ 8퍼센트 수준(이 질량이 넘어가야 핵융합 작용이 시작된다)에 근접해 있다. OGLE-TR-122b가 주성 앞을 지나가면서 가리는 현상이 관측되었기 때문에, b는 목성 크기 정도의 별이 실제로 존재함을 입증하는 첫 번째 사례가 되었다.
태양계
토성(태양에서의 거리 9.5AU)은 질량, 조성 물질, 내부 구조, 자기권 등 모든 면에서 목성보다 조금씩 작은 가스 행성이다. 토성의 가장 큰 특징은 거대한 고리를 들 수 있다. 토성의 부피는 목성의 60퍼센트이지만, 질량은 3분의 1이 채 되지 않는다(지구질량의 95배). 따라서 토성의 밀도는 태양계 행성 중 가장 작다는 결론을 얻을 수 있다. 토성 역시 목성 다음으로 많은 위성을 거느리고 있다. 그중 타이탄과 엔켈라두스, 둘은 지질학적 활동을 하고 있는 것으로 보인다. 다만 지구와는 달리 이들 천체의 화산에서는 얼음 물질이 뿜어져 나온다[59]. 타이탄은 부피만 따질 경우 수성보다 크며, 태양계 위성 중 유일하게 짙은 대기에 둘러싸여 있다.
태양계
태양계의 중요 구성 요소인 G형 주계열성 태양은 현재까지 알려진 태양계 전체 질량의 99.86 퍼센트를 차지하며, 중력으로 태양계의 천체를 지배한다[2]. 태양 주위 궤도를 선회하는 네 개의 거대 가스 행성은 태양을 제외한 태양계 질량의 99퍼센트를 차지하며, 그 중 90퍼센트를 목성과 토성이 차지한다.[주 1]
HD 269810
1995년 허블 우주 망원경의 관측에서는 이 별의 질량이 태양의 190배로 에딩턴 한계를 깨는 수준으로 인식했으나 이후 태양의 130배 정도로 밝혀졌다. 분광형 표기는 O2III(f*)인데, O2는 지금까지 밝혀진 항성 분광형 중 가장 뜨거운 값으로 대략 52500 켈빈이다. III는 광도분류상 거성으로 주계열 단계를 벗어나 죽어가는 과정에 있음을 뜻하며 (f*)는 분광 스펙트럼에 강한 N 방출선과 이보다 강한 NN 방출선, 약한 HeN 방출선이 나타난다는 뜻이다. 큰 질량에 비해 반지름은 태양의 18배 정도밖에 되지 않는다. 그러나 뜨거운 온도 때문에 밝기는 태양의 220만 배나 된다. 이처럼 강력한 에너지를 내기 때문에 HD 269810은 매년 태양 질량의 100만 분의 1을 항성풍 형태로 우주로 날려 보내고 있으며 바람 속도는 초당 3750킬로미터에 이른다.
태양풍
태양계에서, 태양풍의 구성은 태양 코로나의 구성과 동일하다. 즉 73%의 이온화 수소와 25%의 이온화 헬륨, 일부 불순물이 그것이다. 이러한 구성은 플라스마 형태로 존재하며, 플라스마는 95%의 이온화 수소와 4%의 이온화 헬륨, 0.5% 이하의 소수 이온으로 구성된다. 정확한 구성은 편차가 크기 때문에 측정하기 힘들다. 태양풍의 시료를 채취하여 귀환하는 임무를 지닌 제네시스가 2004년 지구로 귀환했으며, 현재 분석중이다. 하지만, 지구 대기에 재돌입할 때 낙하산이 고장난 관계로 불시착하며 피해를 입은 이유로, 태양 표본이 오염되었을 가능성도 있다.
태양계
태양은 종족 I 항성에 속하는데, 우주 진화의 후기 단계에 태어났으며, 따라서 수소 및 헬륨보다 무거운 ‘금속’을 이전 세대인 종족 II 항성보다 많이 품고 있다[25]. 수소 및 헬륨보다 무거운 원소는 오래전 폭발한 무거운 별의 중심핵에서 만들어진다. 따라서 우주가 태어난 뒤 생겨난 1세대 항성의 내부에는 이러한 무거운 원소가 없었을 것이며, 1세대가 죽음을 맞으면서 우주에는 무거운 물질이 흩어지게 되었다. 태양에 이처럼 무거운 원소가 풍부하다는 사실은 태양 주위에 행성계가 형성되어 있는 현실과 밀접한 연관이 있어 보이는데, 그 이유는 행성은 금속함량이 중력으로 뭉치면서 태어나기 때문이다[26].
천문학
태양은 지구에서 빛의 속도로 8분 거리에 있으며 가장 연구가 자세하게 이루어진 항성이고 전형적인 G형 분광형을 지닌, 46억 살의 주계열성이다. 태양은 변광성으로 분류되지는 않지만 흑점 주기로 알려진, 주기적인 밝기의 변화를 보여준다. 이는 11년 주기에 걸쳐 흑점의 숫자가 변화하는 것과 관련되어 있다. 흑점은 강력한 자기장 활동과 관련되어 있으며, 태양 표면의 다른 곳에 비해 온도가 낮은 지역이다.
질량
능동적 중력질량은 물체 주위의 공간에 중력장을 만들어내는 물체의 성질이다.
요하네스 케플러는 튀코 브라헤의 행성 관측 결과를 바탕으로 행성들의 궤도를 설명하는 법칙 세 가지를 발표하였다. 세 번째 법칙인 조화의 법칙은 태양계의 모든 행성의 공전 장반경의 세제곱과 공전 주기의 제곱의 비가 일정하다는 것이다. 이 비율은 태양이 만드는 중력의 세기를 서술하므로 태양의 능동적 중력질량을 의미한다. 이 값을 표준 중력계수라 한다.
태양
태양(太陽)은 태양계 중심에 있으며 지구에서 가장 가까운 항성이다. 본래 한국어로 해</b>라고 하며, 태양이란 한자어는 음양(陰陽: "물과 불", "그늘과 볕", "차가움과 뜨거움" 등)가운데 가장 큰(太) 양(陽)이라는 뜻이다. 지구를 비롯한 태양계 여러 행성과 소행성, 유성, 혜성 등의 천체가 태양을 중심으로 돌고 있다. 지구는 태양을 일정한 궤도로 공전하고 있으며, 그렇기 때문에 지구에서 바라보는 태양은 연중 일정한 궤도를 운행하는 것처럼 보인다. 이 궤도를 황도라 한다. 지구는 태양을 공전하는 것 외에도 스스로 24시간에 1회 서에서 동으로 자전하기 때문에, 지구 표면에서 관측자 눈에는 태양이 동쪽 지평선에서 떠올라 일정 시간 동안 하늘을 서쪽으로 횡단한 뒤 서쪽 지평선 아래로 지는 것처럼 보인다[1].
발광적외선은하
WISE J224607.57-052635.0 은하와의 거리는 125억 광년이다. 은하 중심의 블랙홀이 우주가 현재 연령(138억 년)의 10분의 1일 때 태양의 수십억 배에 달하는 질량을 가지고 있었음을 의미한다.
케플러-10
케플러 10은 태양과 비슷한 G형 항성이다. 질량은 태양의 89.5%(± 6%)이며 반지름은 태양보다 5.6%(± 2.1%) 크다. 다만 대기에 있는 금속함량 [Fe/H] (항성 대기 중 철의 함유량)는 -0.15 (± 0.04)로 이는 태양 금속함량의 약 70% 수준이라는 뜻이다. 금속함량은 행성의 탄생과 만약 태어날 경우 이 행성들의 주요 조성물에 큰 영향을 끼친다. 덧붙여 케플러 10의 나이는 약 119억 년에 표면온도는 5627 (± 44) K으로 태양의 나이가 약 46억 년에 표면 온도가 5778 K임을 고려할 때 훨씬 더 늙었으며 온도는 약간 차갑다.
카스토르
Aa의 짝별 Ab는 왜성이지만 분광형은 정확히 검증되지 않았다. 그러나 하인츠가 1988년 궤도로부터 카스토르 A의 총질량을 태양의 2.7배로 계산한 적이 있는데 만약 Aa의 질량이 태양의 2.27배라면 Ab는 태양의 0.45배가 된다. 이 질량이라면 Ab의 분광형은 뜨거운 M이거나 혹은 차가운 K형일 것이다.
궁수자리 A*
16년 간 궁수자리 A* 근처의 별의 궤도를 관찰한 끝에, 길레센 등은 중심 천체의 질량이 431±38만 태양질량으로 측정했다. 그 결과는 2008년에 발표되었고 2009년 천체물리학 저널에 투고되었다. 연구팀의 리더인 라인하르트 겐젤은, 연구를 전달하며 "초대질량 블랙홀이 실제로 존재한다는 가장 경험적인 증거로 여겨지는 것이다. 은하 중심에서의 별의 궤도는 중심에 있는 400만 태양질량의 물질 응집체가 어떤 그럴듯한 의심의 여지도 없이 블랙홀일 것임을 보여준다."라고 말했다.
포말하우트
금속함량은 태양에 비해 약간 적은데 이는 포말하우트의 구성물질 중 수소·헬륨보다 무거운 물질이 차지하는 비중이 태양보다 작다는 뜻이다. 금속함량은 보통 광구에 있는 수소 중 포함된 철의 양으로 나타낸다. 1997년 분광기를 이용하여 측정한 결과 태양 금속함량의 93%가 나왔다. 같은 해 두 번째 발표에서는 포말하우트의 금속함량이 이웃별 남쪽물고기자리 TW와 똑같은 78%이고 이는 두 별이 물리적으로 연결된 동반천체의 증거라는 주장이 나왔다. 2004년 포말하우트의 항성진화 모형을 구성하여 나온 수치는 태양의 79%였다. 2008년 분광기로 측정한 값은 앞의 결과들보다 확연히 낮은 태양의 46%였다.
태양 상수
대기권 최상부에서 지구에 직접 닿는 태양 복사 조도는, 지구의 공전에 따른 지구와 태양 간의 거리 변화에 따라 1년에 약 6.9% 정도로 계속해서 변동하며(1월 초에는 약 1.412 kW/m², 7월 초에는 약 1.321 kW/m²), 하루로 계산하면 0.1% 미만으로 변동한다. 따라서, 지구 전체(단면적 127,400,000 km²)에 대한 일률은 1.730×10 W (또는 173,000 테라와트)이고, 변화 범위는 ±3.5%(1년 당 변동 범위인 6.9%의 절반)이다. 태양 상수는 긴 시간 동안에는 상수로 존재하지 않지만(태양 주기 참조), 1년 단위에서는 태양 상수의 변화량이 대기권 최상부에서 측정되는 태양 복사 조도의 변동값보다 적은데, 이는 태양 상수는 1 천문단위라는 고정된 거리에서 측정되지만, 태양 복사 조도는 지구와 태양 사이의 거리, 즉 지구의 이심률에 영향을 받기 때문이다.
중성자별
그리고 별의 질량 "M"은 일반적으로 태양의 질량의 배수로 표현된다.
카라 (항성)
카라는 태양보다 근소하게 중원소 함량이 적다. 이는 헬륨보다 무거운 원소의 함량이 태양에 비해 낮음을 뜻한다. 그러나 이 별은 질량, 밝기, 연령 등 여러 면에서 태양과 비슷하기 때문에, 유사 태양으로 불린다. 물리적으로 카라의 질량은 태양보다 3% 정도 더 무겁고 반지름은 12% 더 크고, 15% 더 밝다.
질량
뉴턴은 케플러의 세 법칙으로부터 중력질량과 갈릴레오의 중력가속도를 연결하는 다음 관계를 증명하였다.
g는 천체가 중력장에 의해 받는 가속도이고, μ는 중력을 생성하는 천체의 표준 중력 계수이며, r은 두 천체 사이의 거리이다. 이제 두 가지 방법으로 지구의 질량을 측정할 수 있게 되었다. 달의 궤도를 분석해 케플러의 방법에 따라 지구의 질량을 계산할 수 있고, 지구 표면에서 중력가속도를 측정하여 지구 반지름의 제곱을 곱해 지구의 능동적 중력질량을 측정할 수도 있다. 두 방법으로 계산한 결과 지구의 질량은 태양 질량의 300만분의 1로 일치한다.
훅의 논의에서는 왜 천체만 중력장을 형성하는지와 왜 인력의 방향이 천체의 중심을 향하는지를 설명하지 않았다. 뉴턴은 천체에 대한 훅의 논의를 모든 물체로까지 보편화시켜 모든 물체가 능동적 중력질량을 가지고 따라서 중력장을 형성한다고 하였으며, 그 세기는 거리의 제곱에 반비례한다고 하였다. 뉴턴은 이를 바탕으로 큰 구형 물체가 여러 작은 질량 요소로 이루어져 있을 때 각각이 형성하는 중력장의 합을 구하여 천체가 만드는 중력장의 방향을 계산하였다. 이를 중첩원리라 한다. 계산 결과 같은 반지름에 해당하는 지점의 밀도가 모두 같을 경우 물체는 전체질량에 비례하고 물체 중심으로부터 거리의 제곱에 반비례하는 중력장을 형성하여 훅의 이론의 문제점을 설명하였다. 왼쪽 그림에서 지구의 각 부분은 능동적 중력질량을 가지므로 각 부분마다 중력장을 형성한다. 각 부분의 영향을 모두 합성하면 마치 오른쪽 그림처럼 지구 전체가 지구 중심으로 향하는 중력장을 형성한 것과 같다.
질량순 태양계 천체 목록
이하 표는 10 kg ~ 10 kg 범위의 질량을 가진 천체들의 목록이다. 목록 중 무거운 테티스, 세레스, 미마스 등은 유체정역학적 균형 상태(회전 타원체)에 있지만, 목록 중 가벼운 쪽에 있는 것들(예: 아말테아, 야누스)은 둥근 모양에 가까운 외관을 가지고는 있으나 구형은 아니며, ‘불규칙’으로 표시했다.
케플러-14
쌍성계 구성원 둘 사이는 멀리 떨어져 있으나 지구로부터의 거리 때문에 연구진은 광점을 두 별로 분리해낼 수 없었다. 따라서 기존 연구는 쌍성이 아니라 단독성이라는 가정하에 물리적 특징을 분석했다. 케플러-14를 단독성으로 가정했을 때 별의 분광형은 F형에 질량은 태양의 1.512배, 반지름은 태양의 2.048배, 유효 온도는 6395 켈빈(이는 태양보다 훨씬 뜨거운 값이다.), 금속함량은 0.12(태양의 132%)로 나왔다. 케플러-14 구성원 둘이 동시에 태어났다고 가정하면 이들의 자이로연대기적 나이는 약 22억 년일 것이다.
토성
토성에는 태양계에서 두 번째로 커다란 위성인 타이탄을 가지고 있다. 타이탄은 지름 약 5,150km, 질량 약 1.37x1023으로, 태양계 위성 중 목성의 가니메데 다음으로 큰 위성이다. 타이탄은 표면 중력이 작음에도 불구하고 온도가 낮아(약 -180°C) 짙은 대기를 가지고 있었는데, 1944년 천문학자 카이퍼(Gerard Peter Kuiper)는 타이탄의 대기에 메탄이 포함되어 있다는 것을 발견했다. 타이탄의 대기는 대부분 질소로 이루어져 있으며, 메탄과 아르곤, 그리고 미량의 수소분자, 일산화탄소 등이 존재한다.
태양 상수
태양 상수( , )는 선속 밀도의 값으로서, 1 천문단위의 거리에서 태양 전자기파(태양 복사 조도)의 평균을 전자기파 파면에 수직하는 단위면적으로 나눈 값이다. 태양 상수는 가시광선 뿐만 아니라 모든 종류의 태양 방사선을 포함하고 있다. 위성에서 측정한 태양 상수의 값은 태양활동 극소기에 대략 1 제곱미터당 1.361 킬로와트 (1.361 kW/m²)로 나타났고, 극대기에는 이보다 0.1% 큰 값으로 나타났다(1.362 kW/m²). 태양 "상수"는 CODATA의 물리 상수가 아니며, 이는 이 상수가 빛의 속력처럼 완벽히 변하지 않는 상수가 아님을 말한다. 태양 상수는 그저 연속적으로 변화하는 값의 평균에 불과하며, 지난 400년간 0.2% 내외로 변화하였다.
격변설
둘째, 태양의 변화로 인한 격변의 가능성이다. 태양은 기체로 되어 있지만 온도나 압력이 엄청나기 때문에 중심에서 원자들이 서로 융합하는 핵융합 반응을 일으킨다. 태양에서는 1초에 4-5억톤 질량이 에너지로 바뀌면서 지구 생명체들이 살아가는데 필요한 열과 빛을 방출하고 있다. 또한 태양은 중심으로부터 강력한 자기장을 방출하여 우주 공간으로 쏘아 보내고 있다. 이러한 태양이 자전하게 되면 태양의 적도지방이 극지방에 비해 속도가 빠르고 이러한 속도의 차이로 인해 자기장이 뒤틀리게 된다. 그리고 이 뒤틀림이 최대가 되는 곳에 우리가 흔히 태양의 흑점이라고 말하는 것이 형성된다. 흑점의 숫자는 최대와 최소 사이를 주기적으로 반복한다. 과학자들은 흑점 주기와 지구의 기후의 변화 사이에 어떤 관계가 있지 않은지를 연구한다. 만일 정말 어떤 관계가 존재한다면 흑정 주기의 변화로 인해 소빙하기와 소간빙기가 반복될 것이다.
금속함량
태양의 금속함량은 전체 질량의 1.6% 정도이다. 다른 항성들의 경우 금속함량을 보통 [철/수소]([Fe/H])로 표시하는데, 이는 태양 대비 해당 항성의 금속함량비를 로그로 표현한 것이다. (철은 중원소 중 가장 많지는 않으나, 스펙트럼상 가시광 영역에서 감지하기가 제일 쉬움) 해당 로그 표현식은 다음과 같다.
안드로메다자리 카파 b
7개월간 찍은 사진들 및 스바루 팀이 얻은 다른 자료들을 통해 이 '슈퍼목성'에 대한 몇몇 자세한 것이 밝혀졌다. 이 천체의 질량은 대략 목성의 12.8배이며 중심별의 질량은 태양의 2.4~2.5배였다. 카파 b의 표면 온도는 약 1,700켈빈으로 만약 우리가 이 천체를 가까이서 본다면 불그스름하게 빛나는 것처럼 보일 것이다. 이처럼 온도가 높은 이유는 질량이 큰만큼 태어났을 때의 내부열을 많이 간직하고 있기 때문이다. 어머니 별로부터 카파 b가 떨어진 거리는 태양~해왕성 간격의 약 1.8배이다.
고양이 눈 성운
NGC 6543의 중심별은 O7 + WR 형 항성으로, 그 온도는 대략 80,000 K이고, 태양보다 약 10,000배 밝으며, 반경은 태양의 약 0.65배이다. 분광 분석 결과, 현재 이 별은 매년 약 3.2×10 태양질량(대략 1초당 20조 톤)의 물질들을 빠른 항성풍으로 잃고 있다. 이 항성풍의 속도는 대략 1900 km/s이다. 이 별의 현재 질량은 계산 결과 불과 1태양질량 이상이지만, 진화 계산 이론에 따르면 이 별의 첫 질량은 약 5태양질량 정도였다.
은하
우리 은하는 지름이 약 30kpc, 두께가 약 1kpc인 막대 나선은하에 속한다.[41] 우리은하는 약 2천억(2×1011)개의 별들을 가지고 있으며, 태양 질량보다 약 6천억(6×1011)배 큰 질량을 가지고 있다.[42][43]
삼각형자리 은하
삼각형자리 은하 원반의 질량은 대략 태양의 배 정도이고, 그 중에 성간 물질(성간 가스, 먼지 등)이 대략 태양의 배 정도를 차지한다. 이에 따라 모든 중입자들이 차지하는 질량은 태양의 10 배 정도로 보인다. 암흑 물질까지 고려하여 추정한 반지름과 질량은 대략 55,000광년, 태양의 배 정도로 추정된다.
태양
태양은 항성종족 I에 속하며 중원소가 풍부한 별이다. 천문학 분야에서 ‘중원소’ 혹은 ‘금속’은 수소와 헬륨보다 무거운 모든 원소를 부르는 말이다.[21] 가까운 곳에서 발생한 하나 혹은 그 이상의 초신성 폭발로 태양의 탄생 과정이 발동되었다고 추측된다.[22] 이는 태양계에 금이나 우라늄과 같은 중원소가 소위 항성종족 II 별들에 비해 풍부하게 존재함을 통해 알 수 있다. 이 원소들은 대부분 초신성 단계에서 에너지 흡수성 핵반응이 일어나 만들어졌거나, 질량 큰 2세대 별 내부에서 중성자 흡수를 통한 핵변환으로 생겨났을 것이다.[21]
컨투어 (우주선)
컨투어 탐사선은 70kg의 하이드라진 연료와 377kg의 스타 30BP 추진기를 가지고 있었고, 합해서 775kg의 무게가 나왔다. 태양 전지는 태양으로부터 0.75~1.5 AU의 거리에서 작동하도록 설계되었었다. 세 개의 축이 혜성과 만날 때에는 우주선의 회전을 멈추게 했고, 그 사이에는 안정화된 회전을 할 것이었다.
태양
편평도는 약 900만 분의 1이고[18] 이는 태양의 양극간 지름과 적도 지름이 불과 10킬로미터밖에 차이나지 않음을 뜻한다. 태양은 플라스마가 뭉친 상태로 존재하며 딱딱한 고체가 아니다. 태양은 극보다 적도에서 더 빠르게 자전한다. 이를 차등 회전으로 부르며 태양 내부 대류 및 질량 이동의 원인이 된다(태양 중심부에서 외곽부로 나가면서 급격한 온도 그래디언트를 보여주기 때문이기도 하다). 이 질량은 태양 북극 방향에서 볼 때 태양의 시계 반대방향 각운동량 일부를 옮겨 각운동량을 재배분한다. 이 ‘실제 자전’ 주기는 적도에서 약 25.6일, 극에서 약 33.5일이다. 그러나 지구가 태양을 돌면서 우리가 태양을 바라보는 위치는 변하기 때문에 적도상에서 우리 눈에 보이는 ‘겉보기 자전’ 주기는 약 28일이다.[19] 이처럼 느린 자전에서 나오는 원심력 효과는 태양 적도상 표면 중력 18분의 1에 지나지 않는다. 행성의 조석 효과는 더 약하여 태양 겉모양에 별다른 영향을 미치지 못한다.[20]
질량
여기까지 언급하지 않은 질량의 단위로는 주로 영국에서 쓰는 파운드(lb), 입자물리학에서 볼 수 있는 플랑크 질량(m), 천문학에서 볼 수 있는 태양질량등이 있다.
태양
햇빛은 지구의 주요 에너지원이다. 태양과 지구와의 거리는 평균 약 1억 4960만 킬로미터로 1AU이다. 직사광선을 통해 단위 면적에 축적되는 에너지의 양을 태양 상수라 하는데, 1 AU 의 거리에서 m2당 1368 와트의 값이 된다.
AC+79 3888
이 별은 질량이 태양의 30퍼센트 정도이며 매우 어둡기 때문에, 외계 행성을 거느리고 있더라도 우리에게 익숙한 형태의 생명체가 살기에는 힘든 환경일 것으로 추측하고 있다.
항성진화
좀 더 질량이 무거운 별들의 경우 중심핵의 온도가 천만 켈빈 정도에 이르게 되며, 양성자-양성자 연쇄 반응이 발동되고 수소가 핵융합을 일으키면서 중수소를 거쳐 헬륨으로 변환된다. 태양질량보다 근소하게 무거운 별들의 경우, CNO 순환으로 대부분의 에너지를 생산한다. 중심핵에서 생산된 에너지를 통해 복사압이 형성되며 이 복사압은 위에서 누르는 무게에 저항하여 항성이 중력붕괴를 일으키는 것을 막는데, 이 상태를 유체정역학적균형 상태라고 한다. 이때부터 항성은 안정된 크기를 유지하게 된다.
새로 태어난 별들은 크기와 색이 제각각이다. 이들의 분광형은 뜨겁고 푸른 색에서부터 차갑고 붉은 색까지 걸쳐 있다. 질량은 최소 태양의 0.085배에서 최대 20배 이상까지 다양하다. 한 항성의 밝기와 색은 표면 온도에 달려 있으며, 이 차이를 결정하는 근본적인 요인은 질량이다.
항성
모든 별은 가스를 우주 공간으로 지속적으로 방출하는데 이를 항성풍이라고 한다. 대부분의 별의 경우 항성풍으로 잃는 질량은 미미하다. 태양은 매년 자기 질량의 10−14배[34] 만큼의 가스를 항성풍으로 날려 보내는데 이 추세라면 태양은 자신의 일생 동안 자기 질량의 1만분의 1을 잃는 셈이다. 그러나 매우 무겁고 밝은 별은 매년 태양 질량의 10−7배에서 10−5배에 해당하는 질량을 방출하며 이는 이들의 진화 과정에도 영향을 미친다.[35] 처음 태어날 때 태양보다 50배 이상 무거운 별은 일생 동안 자기 질량의 절반 정도를 날려 보낸다.[36]
까마귀자리 베타
관측기구로 잰 베타의 각지름은 3.30 ± 0.17 밀리초각이다. 지구로부터 이 별까지의 거리가 약 146 광년(45 파섹)이므로 이로부터 베타의 실제 반지름은 태양의 약 16배임을 알 수 있다. 질량과 반지름으로부터 별의 밝기는 태양의 약 164배가 나온다. 수소 및 헬륨보다 무거운 원소의 대기 내 포함비율(천문학에서는 보통 중원소라고 부른다.)은 태양과 비슷하다.
태양핵
태양핵(太陽核,core of the sun, solar core)은 태양의 중심부에서 태양반경의 20퍼센트 정도 되는 범위에 해당하는 곳이다. 이 부분은 태양계 내에서 최고로 뜨거운 부분이다. 밀도는 최대 1제곱미터당 15만 킬로그램(지구상의 물의 밀도의 150배 철 밀도의 20배)이며 온도는 1천 5백만 켈빈(태양의 표면은 6,000켈빈 정도)에 이른다.
명왕성
태양에서 아주 멀리 떨어져 있어서 기온이 매우 낮으며, 평균 기온은 섭씨 -223도이다. 산소와 메탄 등이 고체로 존재하고 있어 인간이 자원을 획득하는 데 가장 좋은 태양계 천체처럼 알려져 있지만, 지구와의 거리가 매우 멀고 기온이 낮기 때문에 실효성은 없다. 명왕성의 중력은 지구의 약 7% 정도이므로 지구에서의 몸무게가 약 60kg중인 사람은 명왕성에서 몸무게가 약 4kg중이 된다. 물론 질량은 60kg으로 일정하다.
태양계
화성(태양에서의 거리 1.5AU)은 수성보다는 크나 지구와 금성보다는 질량이 작은 행성이다(지구 질량의 0.107배). 화성은 대부분 이산화 탄소로 이루어진 얇은 대기가 있다. 화성 표면은 올림포스 산 등 거대한 화산, 매리너 계곡과 같은 단층 계곡 등, 가장 최근까지 지질학적 활동이 지속된 것으로 보이는 여러 흔적이 있다[45]. 화성의 붉은 색은 토양 내 산화 철 때문이다[46]. 또한 이 때문에 화성의 하늘은 분홍색을 띤다[47]. 화성은 조그만 자연 위성 둘을 거느리고 있다(데이모스, 포보스). 이들은 원래 소행성이었는데, 화성의 중력에 포획된 것으로 보인다[48]. 포보스는 약 3천만~5천만 년 안에 화성의 조석력으로 산산조각 나 버릴 것이다[49]. 화성은 지구와 비슷하여 생명의 존재에 대한 탐사가 계속되고 있으며, 바이킹, 마스 글로벌 서베이어, 마스 오디세이, 마스 패스파인더, 스피릿, 오퍼튜니티 등 많은 탐사선이 여러 가지 탐사를 진행하였다.
적색거성
태양은 지금으로부터 약 70억 년 내로 적색거성이 될 것으로 예측되며, 그 부피는 현재 태양계 내행성들을 빨아들일 정도로 확장될 것이다. 이 상태에서 태양의 반지름은 지금의 150배에 이르게 된다. 그러나 적색거성이 된 태양은 외포층 대기가 우주 공간으로 탈출하면서 종국적으로 현 질량의 38퍼센트를 잃게 된다. 태양이 질량을 잃어감에 따라 중력은 약해져서, 화성 및 나머지 외행성들의 궤도는 지금보다 태양에서 보다 먼 곳으로 물러나게 될 것이다. 수성과 금성은 부풀어 오른 태양의 외곽 대기층과 마찰을 일으키다가 빨려들어가 최후를 맞을 것이다.
은하수
태양의 궤도는 거의 타원이고, 은하 나선 팔과 균일하지 않은 질량 분포 때문에 섭동을 가진다고 생각된다. 게다가, 태양은 은하면과 비교하여 궤도에 대해 약 2.7배 상하로 진동한다. 이것은 간단한 조화진동자가 감폭하는 기간 없이 작동하는 방법과 매우 유사하다. 이 진동은 종종 지구에서의 대멸종 기간과 동시에 일어난다. 짐작컨대, 은하 면 가까이의 별들의 높은 밀도가 더 잦은 충돌 사건을 일으킨다.
태양계가 한 번 공전하는 데에는 2억 2천 5백만~2억 5천만년 정도 걸린다. 그래서 태양은 일생동안 20~25번 공전할 것으로 생각된다. 은하의 중심에 대한 태양계의 공전 속도는 약 220 km/s이다. 이 속도로, 태양계는 1광년을 이동하는 데 대략 1,400년이 걸리고 1AU를 이동하는 데 8일이 걸린다.
태양반경
태양의 반지름은 지구의 약 109배에 이른다.
테이데 1
질량은 목성의 55배이지만, 항성이 되기 위한 최소 조건에는 미치지 못한다. 이 정도 질량은 리튬을 태울 수는 있으나 우리 태양과 같이 수소 핵융합을 하기에는 작다.
행성 거주가능성
태양은 이런 점에서 지구에게 자비로운 존재이다. 태양 광도의 극대값과 극소값 차이는 11년 간격을 두고 약 0.1 퍼센트이다. 역사적으로 태양의 밝기가 조금만 변해도 지구의 기후에 큰 영향을 미치게 된다는 강력한 증거가 있다. 예를 들어 서기 1500년 경을 전후해서 있었던 소빙하기는 태양 광도가 비교적 긴 기간에 걸쳐 약해진 것 때문에 발생했던 것으로 추측된다. 그러므로 어떤 항성은 생명체 생존에 영향을 끼칠 정도로 극심한 밝기의 변화를 보여서는 안 된다. '태양과 비슷한 항성들' 중 가장 비슷하다고 여겨져 온 전갈자리 18의 경우, 태양에 비해 밝기 변화량이 훨씬 더 큰 것으로 알려져 있다.
HE 1523-0901
HE 1523-0901의 질량은 태양의 80퍼센트 수준이다. 남반구에서 날씨가 좋을 때 작은 망원경을 사용하면 관측할 수 있다. 이 별은 북반구에서도 위도가 낮은 곳에서는 관측이 가능하다.
가우스 인력상수
가우스 인력 상수(가우스 常數, Gaussian gravitational constant)는 독일의 수학자 카를 프리드리히 가우스가 제안한 상수이다. 주로 k를 쓴다. 질량이 0인 행성이 1AU의 거리에서 태양 주위를 돌 때 케플러의 제3법칙를 만족하는 상수. 태양의 질량을 1, 거리를 1AU, 공전주기를 평균 태양일로 정하고 계산한 상수로, 제곱한 값이 만유인력 상수와 같아서 가우스 중력상수라고도 한다. 그의 저서 천체운동이론에서 처음으로 사용되었다. 현재 알려진 값들(태양의 질량 등)로 계산한 값과 다르지만 1964년에 열린 IAU 제 12회 정기총회에서 기존에 사용하던 값이자 그가 처음에 계산했던 값인 0.01720209895를 그대로 사용하기로 결정했다. 그러나 2012년에 천문단위를 고정하여, 이 값은 표준 중력 변수에 의존하게 되었다. 현재의 값은 다음과 같다.
formula_1
은하수
은하수의 질량은 측정방법과 사용된 데이터에 따라 차이가 난다. 최근의 측정결과 은하수의 질량은 안드로메다은하보다 약간 더 작게, 태양의 질량(M☉)의 5.8 × 1011배로 나왔다.
궁수자리 A*
또 궁수자리 A*에 대한 VLBI의 관측은 영상의 중앙에 고정될 수 있는데, 그래서 S2가 궁수자리 A*을 공전하는 것처럼 관측될 수 있었다. S2의 케플러 궤도 조사로부터, 이들은 반경이 17 광시(120 AU)보다 크지 않은 공간에 국한된, 궁수자리 A*의 질량을 260±20만 태양질량으로 측정할 수 있었다. 후에 별 S14에 관한 관측은 반경이 약 6.25 광시(45AU) 또는 67억 킬로미터보다 크지 않은 공간 내의 천체의 질량이 약 410만 태양질량임을 보여주었다. 또 이들은 지구에서 은하 중심(우리 은하의 회전 중심)까지의 거리를 8.0±0.6×10 파섹으로 측정했는데, 이는 천체의 거리 규모를 재는데 중요하다.
인공위성
현재 인공위성의 발·기전계를 대표하는 것은 태양광선을 받아서 광기전효과(光起電效果)에 의하여 전기에너지로 변환하는 태양전지를 이용하는 것이다. 태양전지의 기전력은 수광면적(受光面積)에 비례하며 수광면에 직각으로 태양광을 받은 경우는 지구 주변의 궤도에서 1m2당 100W 전후이다. 궤도에 있어서의 위성은 태양으로부터 광선뿐만 아니라 고에너지 방사선도 받으므로 그대로는 태양전지의 수광면에 손상이 생긴다. 방호를 위하여 전지 표면에 석영(石英) 유리를 피복해야 하는데, 그 때문에 태양전지의 무게는 1m2당 3kg 전후가 되어 있다.
대폭발
만유인력과 구심력이 같으므로, 태양 질량을 얻을 수 있다. 이런 원리로 태양계의 무게를 알면 은하의 무게를 알 수 있고, 우리 은하에 있지 않은 임의의 천체 하나의 위치를 우리 은하와의 거리를 관측한 후 멀어지는 속도를 측정하는 방법도 있다.
달의 내부구조
달의 평균 밀도는 3,346.4 kg/m³이며, 태양계에서 이오 다음으로 두 번째로 가장 밀도가 높은 위성이다. 그럼에도, 몇몇 증거에서는 달의 핵은 작으며, 반경 350 km 이하임을 시사한다. 핵의 크기는 달 크기의 20%이고, 반면에 다른 대부분의 표면의 것들은 50%를 차지한다. 핵의 구성 물질은 잘 규명되지 않았지만, 대개 소량의 황과 니켈이 섞인 금속질 철로 구성되어있을 것으로 추정된다. 달의 자전을 분석하면 핵이 부분적으로 녹아있다는 것을 알 수 있다.
처녀자리 초은하단
처녀자리 초은하단의 총 질량은 대략 태양의 10 배이고, 총 광도는 태양의 3조 배이다. 이는 태양의 300 배(태양질량/태양광도 = 1)에 해당되는 질량 대 빛의 비를 산출한다. 이 수치는 다른 초은하단에서 얻은 결과와 일치한다. 그에비해, 우리 은하의 질량 대 빛의 비는 우리 은하의 절대등급이 -20.9, 은하수의 질량이 태양 질량의 1.25조 배, 태양의 절대등급이 4.83등급일 때 63.8이다. 이 비는 암흑물질의 존재를 뒷받침하는 주요한 인자 중 하나다. 만약 암흑물질이 존재하지 않는다면, 우리는 훨씬 더 작은 질량 대 빛의 비율을 기대해야 했을 것이다.
항성
초저질량별: 질량이 태양의 50 퍼센트 미만으로 점근거성가지(AGB) 단계를 거치지 않고 백색 왜성으로 곧장 진화한다. 저질량별: 질량이 태양의 50 퍼센트 이상 ~ 태양질량의 1.8 ~ 2.2배 미만(조성물 차이 때문에 상한선에 차이가 난다.)으로 태양이 여기에 속한다. 점근거성가지 단계를 거치며 여기에서 헬륨 축퇴핵이 만들어진다. 중간질량별: 헬륨 융합을 거치며 여기에서 탄소-산소 축퇴핵이 만들어진다. 고질량별: 최소 질량이 태양의 7 ~ 10배이나 5 ~ 6배일 수도 있다. 탄소 융합 과정을 거치며 중심핵이 붕괴하면서 초신성 폭발로 최후를 맞는다.
태양계
이후 태양의 외곽층은 우주로 떨어져 나가고 중심부에 극도로 빽빽하게 압축된 백색왜성만이 남는다. 이 천체 부피는 지구와 거의 비슷하지만, 질량은 태양의 절반이나 될 것이다.[109] 떨어져 나간 외곽층은 우리가 행성상성운이라고 부르는 구조를 형성할 것이며, 태양을 구성하고 있었던 물질 중 일부를 우주 공간으로 되돌려 놓을 것이다.
NGC 4889
은하는 크기에 걸맞게 극도로 무겁기도 하다. 우리은하와 특징이 비슷하다고 가정하면 NGC 4889의 질량은 거의 8조 태양질량이다. 그러나 NGC 4889는 평탄한 나선형이 아닌 3차원적 윤곽을 가진 구형이기 때문에 15조 태양질량 정도로 더 크다. 하지만 여타 타원은하에서와 같이, NGC 4889의 질량의 단 일부분만이 별과 복사에너지의 형태를 취하고 있다. 다른 은하와 같이 질량 대 빛의 비를 6.5로 가정하면, NGC 4889는 우리은하보다 1,000배 정도 무겁다.
달
달(moon)은 지구의 유일한 영구적 자연위성으로, 태양계내의 위성 중 5번째로 크다. 행성의 크기와 연관하여 자연위성 중 가장 크다. 지구 중심으로부터 달 중심까지의 거리는 평균 38만 4400킬로미터로, 지구 지름의 30배이며,[1] 지구에서 태양까지 거리의 400분의 1이다. 달의 지름은 지구의 약 4분의 1, 태양의 약 400분의 1인 3500 km이다. 달의 부피는 지구의 약 1/50 정도이며, 표면에서의 중력은 지구의 약 17%이다. 달은 지구를 약 27.3일에 일주하며(공전 주기), 지구-달-태양의 위치 변화는 29.5일을 주기로 달라지는 달의 상을 만든다(삭망 주기).
시리우스
시리우스 A의 질량은 태양의 두 배가 넘는다. 천문 간섭계로 잰 각지름은 5.936±0.016밀리초각이다. 자전속도는 초당 16킬로미터로 A형 주계열성 중에서는 느린 편이다. 따라서 적도가 부풀어 있지는 않을 것이다. 비슷한 덩치의 베가와 비교하면 차이는 더욱 명확해지는데, 베가는 초당 274킬로미터라는 맹렬한 속도로 돌고 있기 때문에 적도가 크게 부풀어 있다. 시리우스 A 표면에서 약한 자기장이 관측되고 있다.
항성
질량이 큰 별 중 하나로 꼽는 것은 용골자리 에타[75] 로 에타 별의 질량은 태양의 100~150배에 이르며, 수명은 매우 짧아서 수백만 년 정도에 불과하다. 최근 아치스 성단을 연구한 결과 현 우주의 상태에서 항성 질량의 상한선은 태양의 150배로 추측하고 있다.[76] 상한선이 왜 150배에서 멈추는지 원인은 완전히 규명되지 않았으나 에딩턴 한계가 그 원인 중 하나인 것으로 알려져 있다. 에딩턴 한계는 항성이 대기를 우주 공간으로 날려 보내지 않는 한도 내에서 가장 밝게 빛나는 한계점을 일컫는다.
화성의 대기
화성의 대기는 태양계의 4번째 행성인 화성을 둘러싸고 있는 기체층을 의미하며 대부분이 이산화 탄소로 구성되어 있다. 평균 기압은 약 600 파스칼로 지구의 해수면 평균 기압인 101.3 킬로파스칼의 0.6 % 정도이며, 규모고도는 약 11 km 정도이다. 이때, 화성의 대기 질량은 25 테라톤(25×10톤)으로 규모고도가 약 8.5 km인 지구의 대기 질량인 5148 테라톤(5148×10톤)의 0.005 % 밖에 되지 않는다. 화성의 기압은 고도에 따라 큰 차이를 보이는데, 화성에서 가장 높은 지역인 올림푸스 산의 최고봉에서는 약 30 파스칼 정도고 가장 낮은 지역인 헬라스 분지에서는 1,155 파스칼 정도로 어디서든지 화성의 기압은 암스트롱 한계보다 훨씬 낮아서 인간이 화성의 대기에 맨몸으로 노출된다면 위험해질 수 있다.
태양질량
태양 질량은 다음 값과 같다.
은하수
태양계는 은하의 오리온 팔의 안쪽 테 가까이에 있다. 태양은 현재 은하 원반의 중심 면에서 5~30파섹 떨어져있다. 그 부분의 팔과 옆에 뻗어있는 팔인 페르세우스 팔 사이의 거리는 약 6,500광년이다. 태양, 그러니까 태양계는 은하 생명체 거주가능 지역에 있다.
태양에서 15파섹 이내에, 절대등급 8.5보다 더 밝은 약 208개의 별들이 있다. 이런 별들은 세제곱 파섹 당 0.0147 혹은 세제곱 광년 당 0.000424 밀도를 보인다. 반면에, 태양에서 5파섹 이내의 거리에는, 알려진 별들이 64개 있다. 이들은 세제곱 파섹 당 0.122 또는 세제곱 광년 당 0.00352의 밀도를 보인다. 이것은 대부분의 별들이 절대등급 8.5보다 덜 밝다는 사실을 분명히 보여준다.
태양 향점은 태양이 우리은하에서 운동하고 있는 방향이다. 태양의 보통 이동 방향은 은하 중심의 방향에서 거의 60°에 있는 헤라클레스자리 근처 직녀성을 향한다.
태양계
에리스(태양에서의 평균 거리 68AU)는 산란 분포대 천체 중 가장 질량이 큰 존재이며, 지름은 2,400 킬로미터로 명왕성보다 최소 5퍼센트 더 덩치가 커서, 행성의 개념에 대해 논란을 불러 온 장본인이기도 하다. 지금까지 발견된 왜행성 중 가장 지름이 큰 천체이다[74]. 디스노미아를 위성으로 거느리고 있다. 명왕성처럼 에리스의 궤도도 이심률이 크기 때문에 태양에 가까워질 때는 38.2 천문단위(대략 명왕성이 태양으로부터 떨어진 평균 거리와 비슷함), 멀어질 때는 97.6 천문단위까지 물러난다. 에리스의 궤도는 황도면에 대해 크게 기울어져 있다.
태양풍
지구 근처에서 태양풍의 속도는 200 - 889 km/s로 편차가 크고, 평균 속도는 450 km/s이다. 태양은 매 초 1×10 킬로그램(1 테라그램)의 매질을 태양풍을 이용해 분출하는데, 이는 핵융합에 의해 에너지로 변환되는 질량인 4.5×10 킬로그램(4.5 테라그램)의 1/5 정도이다. 태양은 앞으로도 1×10 년동안 이러한 방출을 지속할 것이다. 하지만, 현재의 별형성에 대한 설명은 태양풍은 먼 과거에는 현재보다 1,000배는 더 무거웠으며, 이는 행성 대기, 특히 금성 대기에 큰 영향을 미쳤을 것이라고 한다.
목성
목성의 질량은 태양계의 다른 모든 행성을 합한 질량의 2.5 배로, 태양과 목성의 무게중심이 태양의 중심으로부터 1.068 태양 반지름, 즉 태양의 표면 위에 자리잡게 만들 만큼 매우 무겁다. 목성은 크기가 지구보다 훨씬 크지만 밀도는 상당히 낮다. 목성의 부피는 지구의 약 1,321 배이지만 질량은 지구보다 단 318 배 밖에 크지 않기 때문이다.[15][16] 목성의 반지름은 태양의 반지름의 약 1/10 배이며,[17] 그 질량은 태양의 질량의 0.001 배이다. 따라서 두 천체의 밀도는 비슷하다.[18] 목성의 질량(MJ 또는 Mjup)은 다른 천체, 특히 외계행성과 갈색왜성의 질량을 기술할 때 종종 사용된다. 예를 들면 외계행성 HD 209458 b의 질량은 0.69 MJ이며, 안드로메다자리 카파 b의 질량은 12.8 MJ이다.[19]
태양계의 형성과 진화
마침내 항성은 다시 바깥쪽 층으로 연료를 태우는 장소를 옮기게 되는데, 이 때문에 항성의 부피는 다시 확장되면서 점근 거성 가지 단계로 돌입한다. 여기서 태양의 밝기는 다시 상승하며 현재의 최고 5000배까지 밝아지고 표면 온도는 3000켈빈까지 내려간다. 이 단계는 약 3천만 년 동안 지속하고 이후 10만 년에 걸쳐 태양의 외곽층은 대량의 물질을 우주 공간으로 뿌리면서 행성상 성운으로 불리는 헤일로를 형성하면서 떨어져 나가게 된다. 두 번째 적색거성 시기에 태양은 30퍼센트의 질량을 잃게 되며 백색왜성으로 진화하게 된다. (첫 번째 적색거성 시기에 10%, 두 번째 적색거성 시기에는 남은 질량의 30%를 잃게 된다. 백색왜성으로 진화하게 되면 현재 질량의 62%까지 줄어든다). 태양이 뿌리는 물질은 핵융합 작용으로 만든 헬륨과 탄소로, 이들은 성간 물질이 되어 향후 태어날 별들의 재료가 된다.
그러나 이는 초신성과는 달리 상대적으로 조용한 최후이다. 태양은 질량이 작아서 초신성이 될 수 없다. 우리 지구인이 만약 이때까지 생존해 있다면, 태양풍의 속도가 막대하게 증가한 것을 지켜보게 될 것이다. 이 태양풍은 지구를 소멸시킬 정도로 강력하지는 않다. 다만, 태양이 질량을 잃게 되면서 살아남은 행성의 궤도는 혼돈 상태로 빠지며, 일부는 서로 충돌할 가능성도 있고, 일부는 조석 상호 작용에 따라 산산조각이 날 수도 있다. 결국, 태양이 진화를 마치고 남기는 것은 백색 왜성이다. 백색 왜성은 밀도가 매우 높아서 질량은 원래 태양의 62퍼센트 정도이나, 부피는 지구와 비슷할 것이다. 백색 왜성은 처음에는 지금의 태양보다 150배 더 밝다. 백색 왜성은 탄소와 산소 축퇴 물질로 이루어져 있으나 이들을 태울 정도로 뜨겁지는 않다. 따라서 백색 왜성은 서서히 식으면서 점점 어두워진다.
R136a1
R 136a1의 나이는 170만 년 정도로 추측되며 우리 태양의 나이(약 46억 년)에 비하면 매우 젊어 보인다. 그러나 항성은 질량이 클수록 생명이 기하급수적으로 줄어들며, 질량에 대비한 R 136a1은 이미 중년에 접어든 것으로 볼 수 있다.
R 136a1은 울프-레이에 별로 표면 온도는 50 000켈빈이 넘는다(또는 에너지 단위로 표현할 때 4.57 eV). 에딩턴 한계에 근접한 다른 별들과 마찬가지로 R 136a1은 태어난 이래로 자신이 처음 지녔던 질량 중 상당량을 항성풍의 형태로 우주 공간으로 날려보내고 있다. 이 별은 1년 전 태어났을 때 질량이 태양의 약 320배였으나 이후 태양질량의 50배에 해당하는 물질을 잃어버렸을 것으로 추측된다. 그러나 현재 이론들은 거대질량의 별이 탄생할 때는 150 태양 질량을 넘지 않는 대신에, 다중성계의 병합을 통해 이와 같이 된 것일 수 있다고 주장하고 있다. 이 별의 밝기는 태양의 870만 배로 이는 우리 태양과 보름달 밝기의 차이 정도에 해당된다. 이 별을 태양 대신 우리 태양계 중심에 놓는다고 가정하면 막대한 자외선으로 인해 지구상의 생명체는 전멸할 것이다.
태양계
태양계의 바깥쪽을 도는 네 개의 거대한 행성은 보통 목성형 행성, 가스 행성, 외행성이라는 이름으로 불린다. 이들의 질량은 태양을 도는 8개 행성의 99퍼센트를 차지하며, 암석 행성에 비해 무거워 지구질량의 14 ~ 318배 정도이다. 그러나 밀도는 상대적으로 낮아 암석 행성의 20퍼센트 수준이다[19]. 목성과 토성은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있다 [57]. 이들 네 행성은 모두 고리를 갖고 있으나, 토성을 제외한 나머지는 지구에서 고리를 관측하기가 쉽지 않다.
비리얼 정리
계의 질량이 계의 중심에 집중되어 있다면, 반지름에 대한 질량 함수 formula_65는 상수 함수가 된다. 예를 들어, 태양계의 경우 대부분의 질량이 태양에 집중되어 있다. 이 경우,
가 되는데, 이것은 케플러 제3 법칙이다.
우리은하
우리은하의 총질량에 대한 계산은 최근 극적인 변화를 겪고 있다. 지금까지는 관측된 우리은하의 회전 속도와 뉴턴의 역학법칙을 이용한 계산 결과, 우리은하의 총질량은 항성,가스 등의 눈에 보이는 물질만을 고려할 경우 약 5.8×1011[10][11][12], 눈에 보이지 않는 암흑물질 등을 모두 고려하여 계산할 경우 약 1.5 ~ 1.9×1012으로 추정되어 왔으며, 약 2000억 ~ 4000억개의 항성들이 존재할 것으로 믿어져 왔다. 최근에는 은하 헤일로가 은하 중심부에서 26만광년까지 떨어져 있는 것으로 여겨지고 암흑물질 등, 은하를 이루고 있는 물질이 예상보다 많은 것으로 여겨지고 있다. 따라서 우리 은하의 질량은 눈에 보이는 물질만 합치면 8.5×1011이 나오며, 암흑물질까지 모두 합쳐 5×1012 (5조 태양질량)까지 늘어날 수 있다. 별의 갯수는 2천억~4천억개이며, 항성들을 모두 합친 질량은 4.6×1010~6.4×1010이며 평균 질량은 태양의 15%이다. 이는 우리 은하의 별의 대부분은 적색 왜성인 것이다.
태양
양성자-양성자 연쇄 반응은 태양 중심핵에서 매초 약 9.2×1037회 일어난다. 이 반응은 양성자 4개(수소 원자핵)를 사용하기 때문에, 매초 3.7×1038개 또는 약 5.945×1011kg의 양성자를 알파 입자(헬륨 원자핵)로 바꾼다.(태양에 있는 자유 양성자의 총량은 ~8.9×1056개이다)[31] 수소를 헬륨으로 융합하면서 0.7퍼센트의 융합된 질량을 에너지로 방출하므로,[32] 태양은 초당 426만 메트릭 톤의 질량-에너지 전환율로 에너지를 방출하는데, 이는 384.6요타와트 또는 초당 9.192×1010메가톤 TNT에 해당하는 위력이다. 이 질량은 에너지를 만들어내면서 소멸하지는 않으며 대신 복사 에너지 형태로 전환된다(이는 물질과 에너지의 등가 원리 개념에 따른 결과이다).
질량순 태양계 천체 목록
10 kg ~ 10 kg 범위의 천체 목록이다. 이들은 구형(球形)이 아니다.
피스톨별
처음 이 별의 존재가 알려졌을 때는 태양의 1천만 배에 이르는 에너지를 방출하는 것으로 알려졌으나, 이후 그 수치는 크게 하향 조정되었고 현재 밝혀진 수치는 태양의 170만배 정도이다. 이 밝기는 용골자리 에타의 3분의 1 정도에 이르는 힘이다. 그럼에도 불구하고, 이 정도의 에너지는 태양이 1년동안 생산하는 에너지를 20초만에 방출해버리는 것과 같다. 피스톨별과 같은 종류의 별은 태양 질량의 약 80배에서 150배까지의 질량을 갖는 데 반해 수명은 3백만년 정도에 불과하다. 일부 천문학자들은 은하 중심부에 별의 재료가 많이 몰려 있기 때문에 피스톨별과 같이 매우 무거운 항성이 생겨난 것으로 생각하고 있다. 다른 일반적인 별과는 다르게, 이러한 별들은 자신이 방출한 빛에 의한 복사압의 영향을 크게 받는다.
태양
태양은 암석 행성들과는 달리 명확한 바깥 경계가 없고 태양의 가스층 밀도는 중심부에서 멀어질수록 기하급수적으로 낮아진다.[23] 그럼에도 불구하고 태양 내부는 그 성질이 명백히 구별되는 층으로 나뉘어 있다. 태양 반지름은 중심부에서 광구 바깥면까지 측정한다. 광구 최외곽층은 단순히 말하자면 가스 온도가 낮아 막대한 양의 빛을 복사할 수 없는 곳이다. 따라서 태양 표면은 맨눈으로 보이는 곳까지 말한다.[24]
슈바르츠실트 반지름
이 값이 어떤 의미를 갖는지에 대해 오랜 시간 동안 논쟁거리가 되었다. 자크 아다마르는 1922년에 파리에서의 회의기간 동안 물리계에서 블랙홀이 일어날 수 있다고 주장하였다. 알베르트 아인슈타인은 우주에 대한 이 끔찍한 결과들을 지적하며 블랙홀은 일어날 수 없다고 주장하였으며, 농담으로 이를 “아다마르 재앙”이라 불렀다. 적어도 1960년경까지는 대부분의 사람들은 블랙홀이 존재하지 않을 것이라고 보았다. 태양의 슈바르츠실트 반지름은 대략 3km, 지구는 땅콩 크기 정도인 9 mm에 불과하다. 이는, 태양의(혹은 지구의) 질량의 총합이 3km(지구의 경우는 9mm)안에 들어간다는 뜻이다. 그렇게 되면 태양의(혹은 지구의) 부피는 중력에 의해 계속해서 수축하는 기현상이 발생한다.
HD 69830
질량은 태양의 약 0.86배이고 크기는 태양의 약 0.9배이기 때문에 태양보다 약간 가볍고 작다. 그리고 절대 등급이 +5.45 등성이기 때문에 태양보다 약간 어두운 항성이다.(태양의 절대 등급은 +4.83 이다.)
태양 에너지
환경 속에 일어나는 태양 에너지의 흐름과 저장은 현재 인간의 에너지 요구와 견주어 볼 때 광대하다. 해마다 지구의 대기, 바다, 토양이 받아들이는 모든 태양 에너지는 3,850ZJ 정도 된다. 지구에서 부는 80m의 풍력 에너지는 한 해에 2.25 ZJ로 측정된다. 광합성은 바이오매스에서 한 해에 3 ZJ 정도 차지한다. 전 세계 전기 소비량은 2005년 기준으로 거의 0.0567 ZJ이다. 전 세계 일차 에너지 소비량은 2005년 기준으로 0.487 ZJ이다.
태양
태양 반지름 0.25 ~ 0.7배에 해당되는 층에서 태양 내부 물질은 뜨겁고 농밀해지고, 중심핵의 뜨거운 열을 바깥으로 전달하는 열복사가 일어나기에 충분한 환경이 된다.[39] 이 층에서는 열적 대류는 전혀 일어나지 않는 반면 내부 물질은 위층으로 올라갈수록 냉각된다(700만 켈빈에서 200만 켈빈까지 떨어진다). 이 온도 그래디언트는 단열감률(斷熱減率) 값보다는 작기 때문에 대류 원인이 되지는 않는다.[28] 열은 복사를 통해 이동한다. 수소와 헬륨 이온은 광자를 방출하는데 이는 매우 짧은 거리를 여행한 뒤 다른 이온에 재흡수된다.[39] 복사층 하단에서 최상층으로 올라가면서 밀도는 백분의 일(20 g/cm3에서 0.2 g/cm3)로 떨어진다.[39]
태양계
태양계(太陽系, , , )는 대략 46억 년 전 분자운의 중력붕괴로 형성된 태양과, 항성인 태양의 중력에 이끌려 있는 주변 천체가 이루는 체계를 말한다. 태양을 중심으로 공전하는 행성은 소행성대를 기준으로 안쪽에 있는 네 개의 고체 행성인 수성, 금성, 지구, 화성, 즉 지구형 행성과, 바깥쪽에 있는 네 개의 유체 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 즉 목성형 행성으로 알려져 있다.
중력
뉴턴의 중력 법칙의 적용은 우리 태양계 내의 행성에 관한 더 세밀한 정보들을 습득하게 했다. 태양의 질량이나 퀘이사의 정보, 심지어 암흑물질의 존재 또한 뉴턴의 중력법칙을 통해 추론된 것 이다. 비록 우리가 행성들이나 태양에 직접 탐사해보지는 않았지만 우리는 그 질량들을 안다. 이 질량들은 측정된 궤도의 특징에 뉴턴의 중력법칙을 적용함으로써 얻은 것 이다. 우주에서 물체는 중력의 작용에 의해 자신의 궤도를 유지한다. 행성은 항성을 돌고, 항성은 은하계의 중심을 돌고, 은하는 성단의 질량중심을 돌고, 성단은 초은하단을 돈다. 다른 물체에 의해 한 물체에 작용하는 중력은 두 물체의 질량의 곱에 정비례하고, 둘 사이의 거리의 제곱에 반비례한다.
태양계의 형성과 진화
태양계의 진화 과정에서, 이 시점의 태양은 황소자리 T형 항성 형태였을 것으로 추측된다. 다른 황소자리 T형 항성들을 연구한 결과, 이들은 태양 질량의 0.001배에서 0.1배에 이르는 원시 행성계 원반을 거느린 경우가 많은 것으로 드러났다. 이러한 원반들은 수백 천문단위까지 펼쳐져 있으며(허블 우주 망원경이 오리온성운의 항성 생성 영역을 관측한 결과 1,000천문단위까지 펼쳐진 원시 행성계 원반들을 관측할 수 있었다.), 온도는 그리 높지 않고, 가장 뜨거운 곳도 수천 켈빈 정도에 불과했다. 이후 5천만 년이 흘러서, 태양의 중심핵 부분의 온도 및 압력은 매우 높아지거나 커져서 수소는 융합 작용을 일으키기 시작한다. 태양의 내부에서 융합 작용을 통해 발생하는 복사압과 중력으로 말미암아 수축하려는 힘이 평형을 이루면서 유체 정역학적 균형 상태가 만들어지게 되었다. 이 시점에서 태양은 어엿한 주계열성의 단계에 접어들게 된다. 주계열성은 중심핵 부분에 있는 수소를 태워 헬륨으로 바꾸는 존재이다. 현재 태양은 주계열성 상태에 있다.
항성 질량
항성 질량은 천문학자들이 어떤 항성의 질량을 표시할 때 쓰는 용어이다. 보통 ‘태양질량()의 몇 배’ 형식으로 표시하는데, 예를 들면 시리우스의 질량은 2.02 으로 표시한다. 어떤 항성의 질량은 생애주기동안 고정되어 있는 것이 아니라 외부적, 내부적 원인에 따라 변한다. 예를 들면 짝별로부터 물질을 흡수하면 질량은 늘어나며, 항성풍이나 맥동으로 물질을 뿜어내면 질량은 줄어든다.
태양 상수
태양 복사 조도는 지구 대기권 위에 위치한 위성에서 측정되며, 그 후 태양 상수의 값을 측정하기 위하여 태양 복사 조도의 측정값을 역제곱 법칙을 이용하여 조정한다. 평균 근사치는 대략 1.3608 ± 0.0005  kW/m²이며, 이는 분당 81.65 kJ/m²에 달하고, 또 "분당 1.951 cal/cm" 또는 "분당 1.951 랭글리"로도 표현될 수 있다.
항성 질량
지금도 태양은 전자기 에너지를 태양풍 형태 물질로 우주공간에 뿜으면서 질량을 조금씩 잃고 있다. 그 비율은 매년 약 2~3 이다. 태양이 적색거성 단계에 들어서면 물질은 더욱 빠른 속도로 태양을 탈출할 것이며 그 속도는 진화단계가 적색거성가지의 첨단부에 이를 때 1년에 7~9 이 될 것이며, 점근거성가지 단계에서는 10 까지 올라가고, 태양이 죽음을 맞아 행성상성운이 되었을 때에는 10 ~ 10 으로 가장 빠른 속도로 질량을 우주에 뿌릴 것이다. 이렇게 태양이 백색 왜성이 되기 전까지 우주에 내보내는 질량은 초기질량의 46%에 이른다.
우리은하
태양은 우리은하 내 수천 억개의 별들 중에서 극히 평범한 항성으로 과거 약 46억 년전에 3세대 초신성의 폭발에 따른 가스의 응축력에 의해 산개성단 내에서 많은 형제 별들과 함께 생성된 것으로 추정되고 있다. 태양은 우리은하 나선 팔의 파동운동 영향으로 초기의 탄생 위치에서 멀리 이동했을 것으로 추측되며, 현재 은하 중심에서 태양까지의 거리는 약 26,500 ± 1,400 광년으로 수평 방향으로는 전체 은하 디스크의 중간 위치에 자리하고 있으며, 수직 방향으로는 은하 기준평면(은위 0도)으로부터 약 60~70광년 정도 위에 위치하고 있다.[15][16][17][18] 태양은 페르세우스자리 팔 안 쪽으로 6,500광년 떨어진 오리온자리 팔(페르세우스자리 팔에서 갈라져 나온 부수적인 팔)의 은하 중심 방향으로 가장자리에 위치해 있으며 [19] , 과거부터 오리온팔과 나선 팔 공간 사이를 주기적으로 왕복하고 있다. 태양은 최근 몇 백만 년 전에 현재의 "Local Bubble"(성간가스의 밀도가 다른 지역에 비해 희박한 지역으로 위로는 나선 팔을 넘어 헤일로까지 뻗어 있는 길다란 굴뚝 모양의 거품 구조 공간)이라는 과거의 쌍둥이자리 초신성 폭발 잔해 영역으로 진입하였으며, 현재 "Local Bubble"의 경계면에서 근처의 전갈-센타우루스 자리 OB성협(산개성단보다 느슨하게 모인 별의 집단)의 젊은 별들이 뿜어내는 강한 항성풍을 뚫고 나선 팔을 따라 공전하고 있다. 태양계의 경우 은하계를 공전하는 데에 2억 2600만년이 걸리며, 태양계의 나이로 봤을 때 지금까지 25번 공전했다. 태양은 은하 내에서 헤라클레스자리 근처의 거문고자리 1등성인 직녀성을 향해 초속 220km, 은하 중심으로부터 60도의 각도로 비스듬히 공전 중이며, 또한 한번 공전할 때마다 평균 2.7회 정도 주기적으로 은하 원반 내에서 상하운동을 하고 있다. 이는 1 AU를 8일만에, 1광년을 1400년 만에 갈 수 있는 속도이다. 별들의 공전속도는 중심과 떨어진 거리와 상관없이 초속 200~250km로 일정하다 . 그렇기 때문에 공전주기는 은하의 중심에서 떨어진 거리에 거의 비례한다.
토성
토성의 위성 중 하나인 타이탄은 크기 5150km, 질량 1.35*1023으로,태양계 위성 중 목성의 가니메데 다음으로 큰 위성이다. 타이탄은 표면 중력이 작음에도 불구하고 온도가 낮아 대기를 가지고 있고, 1944년 천문학자 카이퍼는 대기에 메탄이 포함되어 있다는 것을 발견했다.
항성
태양 질량: M ⊙ = 1.9891 × 10 30 {\displaystyle M_{\odot }=1.9891\times 10^{30}} kg[26]태양 광도: L ⊙ = 3.827 × 10 26 {\displaystyle L_{\odot }=3.827\times 10^{26}} W[26]태양 반지름: R ⊙ = 6.960 × 10 8 {\displaystyle R_{\odot }=6.960\times 10^{8}} m[27]
항성구조
별들은 거대한 기체 구(gas sphere)로서 질량이 지구의 수십만 내지는 수백만 배에 이른다. 태양과 같은 별들은 수십억 년 동안 계속해서 빛을 낼 수 있다. 지구의 역사에 관한 연구에서부터 과거 40억 년 동안 태양의 광도가 일정하게 유지되었음을 알고 있다. 그러므로 별들은 이와 같이 장구한 기간에 걸쳐서 평형상태를 유지해 왔음이 틀림없다.
항성의 내부 구조를 상세히 결정하려면, 알려진 모든 물리학법칙을 따르며 관측가능한 항성표면의 성질들과 궁극적으로 일치하는 컴퓨터 모형을 만들어야 한다. 비록 항성구조의 이론적인 기반의 많은 부분이 20세기 전반부에 알려졌지만, 1960년대 와서야 충분히 빠른 컴퓨터를 써서 필요한 계산을 수행할 수 있게 되었다. 아마도 이론천체물리학의 가장 큰 성공 가운데 하나가 항성의 구조와 진화에 대한 상세한 컴퓨터 모형의 수림일 것이다. 그러나, 이러한 계산을 성공적으로 수행했다고 하더라도 여전히 많은 의문이 남아있다. 이러한 문제들의 해답은 항성내부에서 일어나는 물리적 과정들을 더욱 상세히 이해해야하며, 더욱 거대한 규모의 수치계산이 필요하다.
항성내부평형조건
R136
R136 성단은 몇 부분으로 나눌 수 있다. 중앙부의 R136a는 한때 질량이 태양의 1500배에 광도가 3000만배, 온도는 55000K에서 60000K고 직경은 8000만km에 달하는 초거성이라고 여겨졌었다. 하지만 R136a의 진짜 모습은 스페클 영상화에 의해 해명되었는데, 12개의 질량이 크고 광도가 높은 항성으로 구성된 성단인 것으로 밝혀졌다. 이 항성들의 질량은 태양질량의 37배에서 76배로 계산된다. 또한 3개의 아주 밝은 항성(R136a1, R136a2, R136a3)들이 각각 불과 0.1초, 0.48초 각도 차이로 떨어져 존재한다. 이 중 R136a1은 질량이 태양의 265배로 알려져, 현재까지 발견된 항성 중 가장 무겁다. 또한 광도가 태양의 1000만배로 가장 밝은 항성이기도 하다. R136은 독거미 성운이 방출하는 빛과 열의 거의 대부분을 차지한다. 성단의 질량은 태양의 45만배로 여겨지고, 시간이 흐르면 구상성단이 될 것으로 추측되고 있다.
태양
중심핵에서 융합을 통해 생산되는 단위시간당 에너지 생산량은 태양 중심부에서 떨어진 거리에 따라 다양하다. 모형을 이용하여 측정한 태양 중심부에서 융합되는 힘은 약 276.5와트/m3로,[33] 이는 원자폭탄보다는 도마뱀의 신진대사량에 보다 걸맞은 일률이다.[34] 태양이 막대한 에너지를 생산하는 이유는 단위 부피당 일률이 높아서가 아니라 태양 자체가 엄청나게 크기 때문이다.
안드로메다 은하
암흑물질을 포함한 안드로메다 은하의 헤일로에 관한 질량 측정은 대략 1.5 × 10 (또는 1.5조 태양질량)이라는 값을 산출하였다. 이에 비해 우리은하의 질량은 8 × 10 이다. 이는 안드로메다 은하가 우리은하와 질량이 거의 같아 보인다는 이전의 측정과는 상반된다. 그렇지만 안드로메다 은하의 은하구가 실제로 우리은하보다 더 높은 항성 밀도를 가지고 있으며, 은하의 항성 원반은 우리은하의 것보다 약 두 배에 해당하는 크기를 가지고 있다. 안드로메다 은하의 총 "항성" 질량은 1.1 × 10에서 1.5 × 10 으로 추정되는데, (즉 우리은하의 항성질량보다 두 배 정도로 무겁다) 다른 측정에 따르면 그 질량의 약 30%가 중심의 팽대부에 있으며, 56%는 원반, 그 나머지 14%는 헤일로에 있다.
항성
태양 질량의 0.4배 이상 천체 [2] 는 중심핵에 있던 수소를 모두 태우면 외곽층이 부풀어 오르면서 적색 거성으로 된다. 태양은 약 70억 년 후 적색 거성이 될 것이며 반지름은 지금의 250배 정도로 증가하여 지구 궤도 근처까지 부풀어 오를 것이다. 적색 거성 단계에서 태양은 질량의 30퍼센트를 잃게 된다. [33] [39]
태양
태양핵은 태양 반지름 중 중심에서 약 20 ~ 25 퍼센트 거리의 영역이다.[26] 중심부의 밀도는 물의 150배이며[27][28] 온도는 13,600,000K이다(반면 태양 표면은 약 5,800켈빈 수준이다). 최근 SOHO의 분석에 따르면 중심핵 부분은 그 위 복사층보다 빠르게 자전하고 있다고 한다.[26] 태양은 일생 대부분의 기간동안 양성자-양성자 연쇄 반응이라는 이름의 핵융합으로 에너지를 만든다. 이 과정을 통해 수소는 헬륨으로 변환된다.[29] 태양 내부에서 생산된 헬륨 중 2퍼센트 미만은 CNO 순환을 통해 만들어진다.
아치스 성단
로체스터 공과대학교 천문학자 도널드 피저는 현시대 우주에서 항성이 유지 가능한 최대질량은 태양의 150배라고 추정했다. 그는 허블 우주 망원경으로 아치스 성단 내 약 1,000개 항성을 관측했는데 통계적으로 태양질량 150배 이상 천체가 여러 개 나올 것으로 추측했으나, 임계질량을 넘는 경우는 한 개도 없었다. 그러나 이후 다른 연구 결과 피저가 계산한 항성 질량은 당시 사용한 소광 법칙에 대해 매우 큰 민감도를 보였다. 그 이유로 다른 소광 법칙을 적용한 결과 항성질량 상한선은 30 퍼센트가 줄어들었기 때문이다.(태양질량 150배에서 100배까지 감소)
태양계의 형성과 진화
이 중력 붕괴가 일어난 부분(전태양 성운) 이 태양으로 되었을 것이다. 전태양 성운의 지름은 7천~2만 천문단위였으며, 총 질량은 태양의 1.001배에서 1.1배였다. 구성 성분은 수소와 헬륨(빅뱅 때부터 존재한 원소)이 98퍼센트, 중원소(최초 별들이 죽음을 맞으면서 우주 공간에 분출한 원소들)가 나머지 2퍼센트로 지금의 태양과 거의 같았다.