우주이야기 37 - 분광형 A/F/G/K/M 형 항성에 대한 간단한 리뷰

 

 지난 포스팅에 O/B 형 항성에 대한 간단한 리뷰에 이어 금일은 분광형 A/F/G/K/M 형 항성들에 대해서 간단히 리뷰해 볼 생각이다.

 A 형 항성 (A type star)

: A 형 항성은 백색이나 청백색으로 빛나는 별이다. 대개 태양 질량의 1.4 배에서 2.1 배 에 달하는 주계열성으로 표면 온도는 7600 - 10000 K 정도이다. 실제로는 그렇게 흔한 별이 아니지만 밝은 편에 속하면서 O/B 형 별보다 흔하기 때문에 밤하늘에서 육안으로 가장 흔하게 보는 별이 바로 A 형 항성이다. 이에 반해 붉은 색의 적색 왜성은 매우 흔하지만 육안으로는 하나도 보이지 않기 때문에 밤하늘의 별들은 대개 파랗거나 청백색으로 보이는 경우가 가장 흔한 것이다.

 분광학적으로는 A 형 항성들은 A0 에서 가장 강해지는 수소선과 A5 에서 가장 강해지는 이온화 금속선들 (철 II, 마그네슘 II, 실리콘 II) 등을 특징으로 한다. 태양 주변에서는 시리우스와 포말하우트 베가 등이 대표적이라고 할 수 있다. 태양 주변 주계열성 중 160개 당 1개 정도가 A 형 항성으로 생각된다.

(대표적인 A 형 항성인 시리우스와 그 옆의 동반성인 백색 왜성 시리우스 B  This file is in the public domain because it was created by NASA and ESA)

 F 형 항성 (F type star)

: F 형 항성 주계열성은 태양 질량의 1배에서 1.4 배 정도되는 질량을 가진 주계열성 들이다. 이들은 태양 보다 약간 질량이 큰 별들로 표면 온도는 6000 - 7600 K 정도이다. 백색이나 약간 노란색으로 보이기 때문에 Yellow - White dwarf 라고 불린다.

 태양 주변 주계열성 가운데 33개 중 하나가 F 형 주계열성이다. 분광학적 특징은 칼슘 II 로 부터 나오는 강한 H/K 선의 존재이다. 또 F 형 항성부터 철 I/ 크로뮴 I 같은 중성 이온들이 이온화된 금속선을 보인다. 대표적인 F 형 항성은 프로키온, 북극성(단 주계열성이 아니라 밝은 거성이나 초거성에 속한다), 그리고 캐노퍼스 등이다.

(북극성과 그 동반 항성들  This file is in the public domain because it was created by NASA  )

G 형 항성 (G type star)

 : 대표적인 G 형 주계열성은 바로 태양이다. G 형 주계열성은 황색 왜성 (yellow dwarf) 라고도 불린다. 일반적으로 태양 질량의 0.8 - 1.2 배에 속하는 별들이 G 형 주계열성이 된다. 표면 온도는 5300 - 6000K 정도이다. 실제로 G 형 주계열성은 거의 백색으로 빛나기 때문에 황색 왜성이라는 단어는 잘못된 용어라고 볼 수 있는데, 앞서 포스팅에서 보았듯이 태양이 지구 대기를 통과하면서 산란 효과에 의해 황색으로 보이기 때문에 붙여진 이름이라고 할 수 있다.

 G 형 항성은 황색 항성 진화 공백 (Yellow Evolutionary Void) 라고 불리는데 거대 항성들은 O/B 와 K/M 형 사이를 오갈 뿐 G 형 에서는 오래 머물지 않기 때문이다. 이는 이 온도에서는 거대 항성들이 안정되게 존재하기 힘들기 때문으로 보인다.

 G 형 항성들의 분광형적인 특징은 강한 칼슘 II 의 H/K 를 보인다는 것이다. 여기에 F 형 보다는 약하지만 중성 금속의 이온화 선을 포함한다. 태양 주위 주계열성 중 13개운데 1개가 G 형 항성이며, 대표적인 항성들은 센타우로스 자리 알파 A, 고래 자리 타우 별등이 있다.

(가장 대표적 G 형 항성인 태양   This file is in the public domain because it was created by NASA )

 K 형 항성 (K type star)

: K 형 항성의 대부분은 주계열성이지만 일부는 거성이나 초거성을 포함하고 있다. K 형 주계열성은 태양 질량의 0.5 - 0.8 배 정도에 해당하는 별이며 표면온도는 3900 - 5200 K 이다. 오렌지 색으로 빛나기 때문에 오랜지색 왜성 (Orange dwarf) 라고 불리기도 한다. 분광형적 특징은 약한 수소선과 강한 중성 금속선 (망간I,철I,규소I) 을 보인다는 점이다. 차가운 K 형의 경우 산화 티탄 분자띠가 나타난다.

 이 오랜지색 왜성들은 그 수명이 150 - 300억 광년으로 생각하기 때문에 생명체가 진화할 수 있는 시간이 태양 같은 황색 왜성보다 더 길다는 장점이 있다. 따라서 외계 생명 탐사에서 주목할 만한 항성들이라고 할 수 있다. 태양 주변 주계열성 8개 중 1개가 K 형 항성이다. 대표적인 K 형 주계열성은 센타우르스 자리 알파 B, 에리다누스자리 엡실론 등이다. 한편 K 형 분광형을 지닌 항성 가운데는 주계열성을 벋어난 아크투루스나 알데바란 같은 거성들도 존재한다.

(태양과 K 형 거성인 아크투루스의 상대적인 크기 차이  The copyright holder of this file allows anyone to use it for any purpose, provided that Windows to the Universe be referenced and/or linked to http://www.windows.ucar.edu/. )

 M 형 항성 (M type star)

 : M 형 주계열성은 보통 적색 왜성이라 불리우며 우리 우주에 가장 흔한 항성이라고 할 수 있다. 태양 주변 주계열성의 76% 가 적색 왜성으로 보인다. M 형 항성 가운데에서도 주계열성 상태를 벋어난 거성들과 초 거성이 존재한다.

 적색 왜성들은 대개 태양 질량의 0.4 배 이하에서 0.08배 사이의 항성으로 극단적으로 어둡고 차가우며 수명이 긴 것이 특징이다. 이전 왜성들에 대한 설명에서 적색 왜성들에 대한 설명을 이미 했기 때문에 여기서는 간단히 하고 넘어갈 생각이다. (적색 왜성에 대해서는  http://blog.naver.com/jjy0501/100088672521   참조)

 적색 거성과 적색 초거성들은 대개 M 형이다. (일부는 K형) 이들의 표면 온도는 5000k 를 넘지 못하며 항성 진화에서 마지막 단계에서 크게 부풀어 오르면서 표면 온도가 떨어져 M 형 항성이 된 경우이다. 분광형상 이들 M 형 항성에서는 수소선은 거의 관찰할 수 없으며 강한 산화 티탄의 분자띠가 강하게 나타난다.

(대표적 적색 거성인 베텔게우스의 사진  This file is in the public domain because it was created byNASA and ESA )

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출처 : Wiki/NASA