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별들은 수소 흡수선의 세기에 따라 여러가지 분광형(spectral types)으로 분류된다. 수소 흡수선이 강한 순서로 A, B, F형...등으로 나누어진다. 원래는 수소선의 세기에 따라 알파벳의 순서로 별들이 분류되었으나, 천문학자들이 수소선의 세기가 온도에 의존한다는 사실을 발견함에 따라 그것은 변하게 되었다. 또한 앞에서도 이미 논의되고 그림도 제시하였듯이 온도가 높은 별과 낮은 별에서 동시에 같은 수소선의 세기가 나타날 수 있기 때문에 수소선외에 다른 원소의 스펙트럼을 이용하는 것이다. 다른 원소나 이온의 스펙트럼선은 수소 흡수선과 관련하여 별의 특정 온도를 결정하는데 도움이 된다.
몇 번의 재구성 과정을 거쳐 별들은 현재 온도의 순서에 따라 그 분광형 OBAFGKM으로 분류된다. 그러므로 O형 별이 가장 뜨거운 별이 되고 M형의별들은 가장 온도가 낮은 집단이 되는 것이다. 각 그룹의 별들은 G2나 F5(0은 1보다, 1은 2보다 온도가 높게 순차적으로 분류)처럼 다시 10개의 소단위로 분류된다. 약 90%의 별들은 주계열성(main sequence)에 속하고 나머지 10%의 별들에 각 각 적색거성, 초거성, 백색왜성, 원시성, 중성자성 또는 블랙홀이 포함된다. 이러한 별들의 특징은 앞으로 계속 다루어 나갈 예정이다. 아래의 표는 이미 앞에서도 보였지만 주계열에 속하는 별들의 기본적 특징들을 분광형에 따라 정리한 것이다. 표에 나타난 경향들을 잘 분석하여 기억하도록 하자 : 주계열성의 온도가 높을수록 그 질량과 크기도 커지는 경향이 나타난다. 그리고 별의 광도, 온도, 크기의 관계로도 유추할 수 있듯이 주계열에 속하면서 온도가 높은 별들이 온도가 낮은 별보다 좀 더 밝은 특징이 있다. 그러나 별들의 온도와 크기에도 어떤 한계가 있다. 별의 크기와 온도에 이러한 한계가 존재하는 이유를 앎으로써 우리는 별의 역학을 이해할 수 있는 것이다.
| 색깔(Color) | 종류(Class) | 태양질량(solar masses) | 태양직경(solar diameters) | 온도(Temperature) | 주요스펙트럼선(Prominent Lines) |
|---|---|---|---|---|---|
| 매우 푸른색 | O | 20 - 100 | 12 - 25 | 40,000 | 이온화된 헬륨 |
| 푸르스름하다 | B | 4 - 20 | 4 - 12 | 18,000 | 중성 헬륨, 중성 수소 |
| 옅은 푸른색-흰색 | A | 2 - 4 | 1.5 - 4 | 10,000 | 중성 수소 |
| 흰색 | F | 1.05 - 2 | 1.1 - 1.5 | 7,000 | 중성 수소, 이온화된 칼슘 |
| 노란색-흰색 | G | 0.8 - 1.05 | 0.85 - 1.1 | 5,500 | 중성 수소, 강한 이온화된 칼슘 |
| 주황색 | K | 0.5 - 0.8 | 0.6 - 0.85 | 4,000 | 중성 금속 (칼슘, 철), 이온화된 칼슘 |
| 붉은색 | M | 0.08 - 0.5 | 0.1 - 0.6 | 3,000 | 분자와 중성 금속의 흡수선들 |
적색거성은 태양보다 무려 50배나 크다. 초거성은 그 크기가 태양의 20배정도 큰 B0형의 초거성과 1000배나 큰 M0형 초거성들 사이 별들의 무리이다. 그 엄청난 크기에도 불구하고 가장 가까운 초거성도 1/7000 광년의 거리에 있다.
별들은 서로 수 년광년씩 떨어져 있기 때문에 그들은 서로 충돌하는 것을 피할 수 있다(정말 크기가 엄청나게 큰 별들조차도).
천문용어
| 주계열성(main sequence) | 분광형(spectral type) |
|---|
연습문제
- 어떤 별들은 강한 수소 흡수선을 가지고 또 어떤 별들은 상대적으로 매우 약한 흡수선을 보인다. 그 주요 원인은 무엇인가?
- 매우 뜨거운 별에서 수소선이 검출되지 않는 이유는 무엇인가?
- 온도가 매우 낮은 별에서 수소선이 나타나지 않는 이유는 무엇인가?
- 분광형에 의한 별들의 그룹은 무엇에 기초하여 분류되었는가?
- 분광형이 A인 별들은 가장 강한 수소선을 방출한다. 그렇다면 그들의 온도는 얼마인가?
- 두 별이 같은 수소선의 세기를 가지고 있다. 동시에 별 B에서는 이온화된 칼슘선이 보이고 별 A에서는 헬륨선이 검출되었다. 어느 별의 온도가 더 높은가? 그렇다면 그 이유는 무엇인가?
- 빈의 법칙으로 결정된 별의 온도가 스펙트럼선으로 알아낸 별의 온도보다 그 정확도가 떨어지는 이유 두 가지를 설명하라.
- 온도의 순서로 구성된 7가지 기본 분광형은 무엇인가?
- 우리의 태양의 온도가 5840 K이라면, O형 별은 태양보다 얼마나 더 뜨거운가? 또 M형 별은 태양보다는 얼마나 더 차가운가?
- 어떤 별이 주계열성에 속하는가?
- 주계열성의 온도 범주는 어떻게 되는가?
- 또 태양과 비교한 주계열성의 광도 범위는?
- 태양과 비교하여 주계열성의 직경은 얼마나 되나? 적색거성, 초거성, 백색왜성등은 주계열의 별들이 아니다.
- 주계열성의 온도와 크기 관계는 어떠한가? (온도가 높을수록, 직경은 _________.)
- 주계열성의 광도와 온도 관계는 ?(온도가 높을수롤, 광도는 _________.)
- 세상에서 가장 큰 초거성이 다른 별과 충돌할 가능성은 얼마일까?
- 태양과 비교하여 주계열성의 질량 범위는 얼마나 될까?
- 주계열성의 질량과 온도와의 관계는?(온도가 높을수록, 질량은 _________.)
- 주계열성의 광도와 질량의 관계는? (광도가 클수록, 질량은 _________.)