별의 분광형에 따른 스펙트럼

안녕하세요. 학습코치 부이쌤입니다. 이번 시간에는 별의 분광형에 따른 스펙트럼이라는 주제로 고등학교 과학탐구영역 지구과학1에 대한 이야기를 하도록 하겠습니다.

 

 

이번 주제는 2020년 6월 모의고사 3번 문항을 토대로 재구성하였으며, 분광형의 의미와 스펙트럼의 종류, 분광형에 따른 스펙트럼에 대해 알아보겠습니다.

 

■제시문

3번 문항에서는 그림은 별의 분광형에 따른 흡수선의 상대적 세기를 나타낸 것이다. 이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? 이라고 출제되었습니다. 그림에는 분광형에 따른 흡수선 세기가 나타나 있습니다. 올바르게 고른 것을 <보기>에서 고르면 되겠습니다.

 

 

그림에는 이온화된 헬륨(He 2), 헬륨(he 1), 수소(H), 이온화된 칼슘(ca 2), 철(fe 1), 칼슘(ca 1), 산화 타이타늄(TiO) 등이 나타나 있습니다.

 

 

■분광형

분광형은 스펙트럼형이라고도 합니다. 망원경으로 모아진 별빛을 분광기 또는 분광사진기로 분산시키면 별의 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 여러 별들의 스펙트럼은 서로 관련이 없는 것처럼 보이지만 1863년 세키에 의해 나눌 수 있음을 알게 됩니다. 이후 1920년대에 피커링과 캐논에 의해 HD분류가 완성되었습니다.

 

 

HD분류법은 처음에는 수소 발머흡수선의 세기에 기준을 두어 가장 발머선을 보이는 별을 A형, 가장 약한 발머선을 보이는 별을 P형으로 하여 알파벳 순으로 나누었으나, 그 이후 별의 온도 순서에 따라 재분류하여 QBAFGKM의 순으로 정리하고, 다시 10등분 하여 0~9부분으로 나누어 집니다.

 

별들은 절대등급이 서로 다르므로 온도와 밝기에 따르는 2차원적 스펙트럼분류 방법이 필요하는데요. 6개의 광도계급을 MK광도계급이라 합니다. 여기서 1은 초거성, 2는 밝은 거성, 3은 거성, 4는 준거성, 5는 주계열성, 6은 준왜성으로 분류됩니다. 

 

[O는 파란색을 띠며 표면 온도 28000K 이상이며, B는 청백색을 띠며 10000~28000K, A는 흰색을 띠며 7500~10000K, F는 황백색을 띠며 6000~7500K, G는 노란색을 띠며 5000~6000K, K는 주황색을 띠며 3500~5000K, M은 붉은 색을 띠며 3500K 이하입니다.]

 

 

■스펙트럼

스펙트럼은 연속성이 있는 데이터에서 뽑아낸 값으로 여러 가지가 혼재된 데이터로부터 정확히 어떤 데이터가 있는 것인지를 분리해 낸 것입니다. 연속 스펙트럼은 넓은 파장 범위에 걸쳐 연속으로 나타나는 색의 띠를 말하며, 백열등 빛을 프리즘에 통과시키면 무지개 색깔의 연속적인 색의 띠를 관찰할 수 있습니다.

 

 

흡수 스펙트럼은 연속 스펙트럼이 나타나는 빛을 온도가 낮은 기체에 통과시키면 연속 스펙트럼 위에 검은 색 선들이 나타나는 것을 말합니다. 별의 대기에 존재하는 저온의 기체가 별이 방출하는 빛 중에서 특정 파장의 빛을 흡수할 때 나타납니다.

 

방출 스펙트럼은 기체가 고온으로 가열될 때 불연속적인 파장의 빛이 방출되는데, 특정 파장에 해당하는 빛의 밝은 선을 말합니다.

 

 

■정리

별의 대기에 존재하는 원소들은 별의 표면 온도에 따라 스펙트럼의 특정한 영역에서 흡수선을 형성하므로, 흡수 스펙트럼의 종류와 세기는 별의 표면 온도에 따라 달라집니다.

 

그림에서 분광형이 A형인 흰색 별에서는 H 1 흡수선이 Ca 2 흡수선보다 강하게 나타납니다.

 

■마치며

지금까지 별의 분광형에 따른 스펙트럼에 대해 알아보았는데요. 별은 이쁜걸로 끝났어야 했는데 이렇게 파보니 엄청나게 복잡한 거였습니다. 다음 시간에도 하면 안될 것을 안내해드리도록 하겠습니다. 지금까지 학습코치 부이쌤이었습니다.