④
중심으로 갈수록 무거운 원소라 바깥 ㉠은 수소, 중심 ㉡은 철(ㄱ 옳음), 중심에서 철까지 만든 별은 태양보다 질량이 큼(ㄴ 틀림), 초신성 폭발 때 철보다 무거운 원소 생성(ㄷ 옳음) → 정답 ④.
핵심 개념
질량이 매우 큰 별은 중심부에서 핵융합으로 철까지 만들고, 철보다 무거운 원소는 초신성 폭발 과정에서 생성된다.
단서 따라가기
바깥층 ㉠, 그 안쪽 헬륨, …, 규소, 중심 ㉡별은 중심부에서 핵융합으로 점점 더 무거운 원소를 만들므로 바깥쪽에 가벼운 원소, 중심에 무거운 원소가 층을 이룬다 → ㉠ 수소, ㉡ 철 보기 ㄱ (옳음)
중심부 ㉡ = 철, 규소 층 존재태양 정도 질량의 별은 탄소·산소까지만 만들고, 철까지 만드는 것은 태양보다 질량이 매우 큰 별이다 보기 ㄴ (틀림 — S가 더 큼)
중심부에서 핵융합 반응이 끝난 직후(중심핵이 철)철보다 무거운 원소는 핵융합으로 만들어지지 않고, 이후 초신성 폭발 과정에서 생성된다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: 별은 핵융합 반응을 통해 점점 더 무거운 원소를 만들므로 바깥쪽에 가벼운 원소, 중심에 무거운 원소가 분포한다. 따라서 가장 바깥층의 ㉠은 수소, 중심의 ㉡은 철이다. 보기 ㄷ: 중심부에 철이 만들어진 별 S는 이후 초신성 폭발을 하며, 이 과정에서 철보다 무거운 원소가 생성된다. 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이고 정답은 ④이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 ㄷ에서 '철보다 무거운 원소'도 별 중심부의 핵융합으로 만들어진다고 생각해, 이미 핵융합이 끝난 별에서는 더 생성되지 않는다고 판단하기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 철보다 무거운 원소가 초신성 폭발 과정에서 생성되므로 옳은 ㄷ이 빠졌다.
②
함정 그림 속 별이 동심원 하나로 작게 그려져 있어 태양보다 작은 별로 여기기 쉽다.
ㄴ은 중심에서 철까지 만든 별 S가 태양보다 질량이 커서 틀리고, 옳은 ㄱ, ㄷ이 빠졌다.
③
함정 무거운 원소가 바깥에 쌓인다고 거꾸로 생각해 ㉠을 철로 보고 ㄱ을 빼기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, 바깥층 ㉠은 수소이므로 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 핵융합이 끝난 별을 '수명이 다한 작은 별'로 여기고, 질량이 작은 별도 초신성 폭발을 한다고 혼동하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, ㄴ은 철까지 생성한 별 S의 질량이 태양보다 커서 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
이 문항이 묻는 능력
별의 내부 층 구조 그림에서 원소의 배열 순서를 해석해 미지 원소를 찾고, 중심부 원소로부터 별의 질량과 이후 진화 과정을 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
내부 구조에서 중심으로 갈수록 무거운 원소가 놓이는 순서로 미지 원소 확정 → 중심부 최종 원소(탄소·산소인지 철인지)로 별의 질량 판단 → 철보다 무거운 원소는 초신성 폭발로 생성됨을 적용
다음 문항 · 13번
그림은 사람의 몸을 구성하는 원소의 질량비를 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 수소와 산소를 순서 없이 나타낸 것이…
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관련 개념
별 내부의 핵융합별의 중심부에서 높은 온도와 압력으로 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵이 만들어지는 반응이다. 수소 핵융합으로 헬륨이, 이어서 헬륨 핵융합으로 탄소가 만들어지며, 질량이 매우 큰 별은 산소, 규소 등을 거쳐 철까지 만들어 중심으로 갈수록 무거운 원소가 있는 양파 껍질 같은 층 구조를 이룬다.
초신성 폭발질량이 매우 큰 별이 진화의 마지막 단계에서 중심부가 급격히 붕괴하며 일으키는 거대한 폭발이다. 이 과정에서 철보다 무거운 원소가 만들어지고, 별 내부에서 만들어진 원소들과 함께 우주 공간으로 흩어져 새로운 별과 행성을 만드는 재료가 된다.
핵융합 반응 별의 진화 초신성 폭발 무거운 원소의 생성