[천체특강 2]별의 물리량-색지수 편

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[천체특강]은 기본개념보다는 지엽적인 개념, 세부개념, 헷갈리는 개념과Q&A 위주로 다룰게요.

먼저 안시 등급과 사진 등급의 차이는 모두 아실겁니다. 그런데 그래프를 비롯한 자료만 나오면 헷갈리고 틀리시는 분들이 참 많죠ㅠㅠ 맨눈으로 측정한 별의 밝기를 안시등급, 사진찍어서 측정한 별의 밝기를 사진등급이라고 합니다. 그럼 색지수는요? 일단 어떤 두 등급을 빼긴 빼야겠죠. 근데 안시에서 사진을 뺄지, 사진에서 안시를 뺄지....우리 눈은 밝기를 조금 왜곡해서 보는 반면 사진은 밝기가 상대적으로 정확하죠? 그래서 색지수는 사진 등급과 안시 등급의 차이를 이용합니다.

중학교 과학이나 (구)물리1을 보면 이 자료가 익숙할겁니다.

우리 눈은 노란색 빛에 가장 민감하고, 사진은 파란색 빛에 가장 민감하니까 이 등급 차이가 나는거죠. 그러니까 색지수를 사용하는겁니다.

먼저 뜨거운 별을 한번 볼까요? 뜨거운 별의 분광형은 무슨 형태이고 색은 무슨 색이예요?

O B A F G K M

O형은 파란 별, M형은 붉은 별이라는거 외우고 계시죠?

뜨거운 별은 푸른 색의 O형, B형 계열 별인데 얘는 파란색 빛을 많이 내니까 위에서 얘기했듯 우리 눈보다는 사진에 더 예민할겁니다. 그럼 뜨거운 별은 사진 등급이 안시 등급보다 작을 수밖에 없네요.

어? 사진 등급이 더 커야 하는거 아닌가요?

지구과학 1등급 받는게 더 좋은지 9등급 받는게 더 좋은지 생각해보면 사진 등급이 작을 때 사진 등급이 더 밝게 보인다는 얘기인거죠.

결국 색지수=(사진등급)-(안시등급)인데, 안시등급이 더 어둡게 보이므로 사진등급이 더 작으니까 색지수는 음의 값을 가집니다.

이렇게 추론하는게 원칙인데 이게 힘드시면 '색지수가 음의 값을 가진다면 뜨거운 푸른 별' 이라고 일반화하셔서 기억해주셔도 괜찮아요.

물론 이걸 외우실 때 왜 그런지 제가 위에 설명해뒀으니 이해하시면서 외워주시길 바랍니다.

같은 방법으로 생각하면, 반대로 색지수가 양의 값을 가진다면 차가운 붉은 별이겠죠?

다음으로 UBV 등급에 대해 보겠습니다.

U 필터, B 필터, V 필터가 뭔지 아시고 가셔야 문제를 풀 수 있는데, 이게 교과서에도 있는데 막상 물어보면 모르는 학생이 너무 많아요.

U 필터는 자외선만 통과시킵니다. Ultraviolet filter의 준말이예요. B 필터는 Bluelight filter라 파란색만 통과시킵니다. V 필터는 Visible filter로 아까 얘기했듯 우리 눈에 가장 잘 보이는 노란색만 통과시켜요.

오케이. 이제 기본적인 정의를 봤으니 개념을 보겠습니다.

개념보다 우선인 건 정의예요.

2단원에서 자외선은 대기에 많이 흡수된다는 사실을 배웠기에 U 필터는 지상에서 많이 사용 안 하고, (B-V)를 색지수로 많이 사용해요.

지구과학은 자료를 이해하는 학문이기도 하니, 자료 하나 가져올게요.

교과서에도 있는 겁니다.

별의 분광형이 O, B형일 때 푸른색을 띠니, 빛의 파장의 길이는 짧습니다. 저 그래프에서 상대적으로 짧은 파장에서 B-V의 값이 양수인가요 음수인가요? 파장이 짧은 곳에서 B의 값(밝기)이 더 크고 V의 값이 더 작으니까 푸른색 별에서 나오는 짧은 파장에서는 B-V 값이 양수네요. 그러니까 B-V는 푸른 별에서 양수겠죠?

이러면 안 됩니다.

우리는 등급에 관심이 많아요. 등급이 작을수록 밝기가 크니까 푸른 별에서 색지수 등급은 음수입니다. 헷갈리시면 안 돼요!

마찬가지로 이 과정을 일반화하면 푸른 별에서 B-V 색지수 등급은 음수고, 붉은 별에서 B-V 색지수 등급은 양수겠네요?

같은 방법으로 우주망원경에서 주로 쓰는 U-B 등급도 계산할 수 있습니다. 이건 오늘 지1 지엽 퀴즈에 낼테니 계산은 여러분께 맡겨둘게요.

오늘 [천체특강]은 별의 색지수를 다뤘습니다. 다음 천체특강은 별의 물리량에 대한 몇 가지 식들을 이해해보고 아까 받았던 질문에 답변해볼게요.

[천체특강]은 기출에 천체 자료가 너무 적어서 만든 제 새로운 컨덴츠이니 많은 사랑 부탁드립니다^~^