이 글은 Nick Strobel's Astronomy Notes의 웹상의 글을 저자의 허락하에 번역한 것입니다 .
업데이트된 원본은 www.astronomynotes.com 에서 볼 수 있습니다.

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별은 가스로 뭉쳐진 뜨거운 공이므로, 이들은 천천히 그러나 연속적으로 스펙트럼을 만들어 내는 완전 열복사체라고 할 수 있다. 그러므로 별들의 색은 그들의 온도에 따라 결정된다.---온도가 높은 별일수록 푸른 색에 가깝고 낮을수록 붉은 색을 띠게 된다. 우리는 별들의 대략적 온도를 알기 위해 이런 색과 온도와의 관계를 이용하며, 이 때 여러 가지 필터(filters)가 사용된다. 필터는 파장의 전체 영역을 보는데 사용되는것이 아니라 어느 일부 영역에 이용된다. 두 가지 다른 파장 영역대에서의 별의 분광형 샘플링(표본)을 통해 어느 스펙트럼이 고온 또는 저온의 별에 해당하는지를 결정할 수 있다. 뜨거운 별들의 온도는 약 60,000K이며, 차가운 별들은 대략 3,000K 정도의 온도를 가진다. 아래에 필터 도표를 제시하였다.

색지수와 온도

이 장의 서두에 언급했듯이 뜨거운 별들의 색은 차가운 별들보다 더 푸르다. 반면 차가운 별들은 뜨거운 별들보다 붉은 색에 가깝다. ``B-V 색지수''는 두 가지 다른 필터를 이용해서 이것의 양을 결정하는데 사용된다 ; B필터는 푸른 색을 중심으로 하는 파장대의 좁은 영역에, V(가시영역)필터는 초록색-노란색에 가까운 파장대에 사용된다.

뜨거운 별의 경우는 B-V 색지수가 0에 가깝거나 음수로 나타나며, 차가운 별은 B-V색지수가 거의 2가 된다. 이 사이의 온도에 해당하는 별들의 B-V 색지수는 이 사이값을 가진다. 여기에 B-V색지수를 계산하는 방법이 있다.

1. 두 개의 필터(B, V)로 별의 겉보기 광도(플럭스)를 측정하라.
2. 필터를 통과한 에너지 선속(플럭스)은 그 필터의 파장영역에서 광도를 말해준다.
3. 두 필터의 광도차를 계산하라.

빈의 법칙과 온도

별들의 온도를 결정하는 또 하나의 방법은 이 홈페이지 교양천문학의 전자기파 단원에서 설명된 빈의 법칙을 이용하는 것이다. 차가운 별은 연속 스펙트럼 곡선의 최고점(peak)이 긴 파장(붉은 색 계열) 영역에서 나타난다. 별의 온도가 증가할수록 연속 스펙트럼의 정점은 단파장(푸른 색 계열)쪽으로 이동해 간다. 별의 온도를 결정하는 마지막 방법은 앞의 두 방법보다 더 큰 정확도를 가진다. 그것은 별의 스펙트럼에 나타난 여러 흡수선들의 강도를 이용하는 방법이다. 자세한 설명은 이 장의 끝에 나와 있다. 별들의 종류에 따른 온도는 주계열성의 특징표(Main Sequence Star Properties table)에 잘 요약되어 있다.

천문용어

절대 등급	겉보기 등급	필터
광도	등급

공식

• 광도 = (별의 표면적) × 별 표면에서 나오는 에너지 플럭스 : [4p×(별의 반경)²] ×σ ×(별의 표면 온도)⁴], σ는 슈테판-볼츠만 상수
• 별 A의 광도= 별 B의 광도 × 2.512^{(B의 등급 -A의 등급)}. 별 B를 표준성으로 한다.

연습문제

1. 5등급 차이는 광도에서는 어떻게 차이가 나는가? 1등급과 3등급의 차이가 나는 경우 광도는 어떻게 다른가?
2. 밝은 별과 어두운 별 중 등급이 더 큰 것은 어느 것인가?
3. 겉보기 등급과 절대 등급의 차이점은 무엇인가?
4. 겉보기 등급이 표시된 다음의 별들을 지구에서 바라보았을 때, 밝기 순서에 따라 배열하여라(가장 어두워 보이는것-> 가장 밝은 것) : 태양(-26.7), 금성 (-4.4), 버나드 별 (9.5), 시리우스 (-1.4), 프록시마 센타우리(11.0).
5. 당신이 겉보기 등급이 1.3이며, 2pc의 거리에 있는 별로부터 오는 8× 10^-9 W/m²의 에너지를 감지했다고 하자. 겉보기 등급이 5.3인 별로부터 받는 에너지는 얼마일까?
6. 두 개의 알려진 별 A,B가 있다. 별 B는 별 A보다 10배 먼 거리에 있다. 두 별의 등급차는 얼마가 될까?
7. 광도를 결정하는 두 가지 요소는 무엇인가?
8. 우리 태양의 광도를 1 태양 광도라 할 때, 태양과 같은 반경을 가진 아래 별들의 광도는 얼마인지 계산하라.(표를 채워라)

   별	온도(K)	광도
   태양	6,000	1
   A	12,000
   B	2,000
   C	36,000

9. 어떤 별들은 온도가 겨우 3000 K이나 태양의 100배에 해당하는 광도를 가지고 있다. 어떻게 그것이 가능한가?
10. 적색 거성의 경우 V필터와 B필터 중 어디에서 더 큰 등급을 가질까? (등급이 첫번째 법칙을 기억하라!)

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