별은 일반적으로 스펙트럼 분류 방식에 의해 구분되는데요. 오늘은 별을 구분하는 방법인 스펙트럼 분류 방식에 대해 알아보고 이를 바탕으로 만들어진 헤르츠스프룽-러셀도(HR도)에 대해 자세히 알아보겠습니다.
별의 스펙트럼 분류
별의 스펙트럼 분류는 별의 스펙트럼을 관찰하여 그 특징에 따라 분류하는 것을 말합니다. 스펙트럼은 별의 빛을 분석하여 여러 색상으로 나누어진 띠를 보여주는데, 이는 별의 온도, 화학 조성 등에 따라 결정됩니다.
별의 유형
스펙트럼 분류의 기준은 주로 별의 유형과 온도를 기반으로 합니다. 별의 유형은 보통 O, B, A, F, G, K, M의 7가지로 분류되며, 이는 별의 질량과 크기, 밝기 등의 특성을 나타냅니다. 이 중에서도 O형 별은 가장 질량이 크고, M형 별은 가장 질량이 작은 별이며, 각 유형은 대략 1000켈빈씩 온도가 낮아지는 형태로 분류됩니다.
각 유형 내에서도 온도에 따라 숫자와 문자를 이용해 더욱 세분화된 분류가 이루어집니다. 예를 들어, A형 별에서는 A0, A1, A2 등으로 분류되며, A0은 A형 별 중에서 가장 높은 온도를 가지는 별을 의미합니다. 이와 같은 분류는 별의 크기, 질량, 온도, 화학 조성 등의 특징을 파악하는 데 큰 도움을 주며, 이를 기반으로 우주와 별들의 진화와 형태, 그리고 우주의 기원 등을 연구하는 데 활용됩니다.
스펙트럼 분류의 발명
스펙트럼 분류는 에니스토피 볼로미터(Ernst Abbe)와 그의 제자인 후기 19세기 물리학자 알버트 아인슈타인에 의해 발명된 스펙트럼 분석기를 이용하여 처음 개발되었습니다. 별의 스펙트럼은 보통 주사위와 유사한 불규칙한 패턴을 가지며, 이를 여러 색상의 띠로 나누어진 라인으로 분석합니다.
이 라인은 별의 빛이 특정 파장을 가진 원자나 분자에 의해 흡수되거나 방출될 때 생기는 것으로, 이를 통해 별의 화학 조성과 온도, 밝기 등의 특성을 알아낼 수 있습니다. 스펙트럼 분류는 먼저 1890년대 후반에 에니스토피 볼로미터가 개발되면서 가능해졌습니다. 이는 스펙트럼 분석을 위해 사용되는 각인 레티클을 사용하여 빛의 파장을 정밀하게 측정하는 장치였습니다. 이후, 1901년에 덴마크의 아인슈타인이 개발한 자신의 스펙트럼 분석 방법을 토대로 분류체계가 발전되었습니다. 이 방법은 별의 특성을 바탕으로 유형과 서브타입으로 분류하였으며, 이후에는 많은 과학자들이 이 방법을 발전시켜 왔습니다.
헤르츠스프룽-러셀도(HR도)
헤르츠스프룽-러셀도(Hertzsprung-Russell diagram, 이하 HR도)는 별들의 밝기와 온도 관계를 보여주는 그래프입니다. 이는 고리상태로 그려지며, X축은 별의 색지수(color index)로, Y축은 별의 절대등급(absolute magnitude)으로 표시됩니다.
HR도는 에니스토피 볼로미터를 이용해 별들의 스펙트럼을 분석한 다음, 이를 통해 별의 밝기와 온도를 측정하여 그려집니다. 이를 통해 별들의 진화에 대한 정보를 파악할 수 있으며, 별들의 서로 다른 유형을 비교 분류하는 데도 활용됩니다. HR도는 대략적으로 주성계(별이 형성되고 있는 별군)와 적색거성, 흰색왜성, 초거성 등 다양한 유형의 별들을 구분할 수 있습니다.
주성계에서는 대부분의 별들이 HR도 상에서 주변보다 밝은 쪽에 위치하며, 이후에는 온도가 낮아져 HR도 상에서 오른쪽으로 이동하게 됩니다. 이후에는 초거성, 적색거성 등으로 발전하며, 이들은 HR도 상에서 주변보다 밝은 쪽에 위치하면서 온도가 낮아지는 경향이 있습니다. 반면, 흰색왜성은 높은 온도와 높은 절대등급을 가지며, HR도 상에서 오른쪽 상단 부근에 위치합니다. HR도는 우주의 진화 및 별의 진화를 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, HR도는 별의 진화 과정에서 어떤 세부적인 변화가 일어나는지에 대한 힌트를 제공하기 때문에, 별의 연구뿐만 아니라 우주 연구 전반에 걸쳐서 활용됩니다.
이상으로 오늘은 별의 스펙트럼 분류법에 대해 자세히 알아보았습니다. 감사합니다.