1등성은 6등성보다 100배 밝고, 색지수가 음수면 푸른 별입니다. 고대 그리스부터 이어진 등급 체계와 별의 온도를 나타내는 색지수를 이해하면 별의 특성을 정확히 파악할 수 있습니다. 오늘은 별의 밝기와 온도, 등급과 색지수에 대해서 살펴보겠습니다.
히파르코스의 등급
기원전 2세기, 그리스 천문학자 히파르코스가 별을 분류했다. 밝기로 나눴다. 가장 밝은 별을 1등성이라 했다. 가장 어두운 별을 6등성이라 했다. 맨눈으로 보이는 한계였다. 단순했다. 하지만 효과적이었다. 2000년간 쓰였다. 19세기, 문제가 생겼다. 망원경이 발전했다. 더 어두운 별이 보였다. 더 밝은 별도 있었다. 시리우스가 1등성보다 밝았다. 정밀 측정이 가능해졌다. 1등성끼리 차이가 있었다. 1856년, 노먼 포그슨이 정리했다. Norman Pogson이다. 수학적으로 정의했다. 1등급 차이는 2.512배다. 정확히는 100의 5제곱근이다. 5등급 차이는 정확히 100배다. 1등성은 6등성보다 100배 밝다. 히파르코스와 일치했다. 하지만 연속적이다. 소수점도 쓴다. 시리우스는 -1.46등급이다. 매우 밝다. 음수도 가능하다. 금성은 -4등급이다. 보름달은 -12.6등급이다. 태양은 -26.7등급이다. 어두운 쪽도 확장된다. 7등급, 10등급, 20등급. 허블 우주망원경은 31등급까지 본다. 제임스 웹은 34등급도 가능하다. 엄청나게 어둡다. 등급은 두 종류다. 겉보기 등급과 절대 등급이다. 겉보기 등급은 Apparent Magnitude, m이다. 지구에서 보이는 밝기다. 거리에 따라 다르다. 가까우면 밝다. 멀면 어둡다. 절대 등급은 Absolute Magnitude, M이다. 10파섹 거리에 놓았을 때 밝기다. 32.6광년이다. 표준 거리다. 별의 진짜 밝기다. 광도를 나타낸다. 태양의 절대 등급은 +4.83이다. 10파섹에서 5등성 정도다. 어둡다. 시리우스는 +1.42다. 태양보다 밝다. 베텔게우스는 -5.85다. 엄청나게 밝다. 초거성이다.
등급과 거리의 관계
겉보기 등급과 절대 등급을 비교한다. 거리를 계산할 수 있다. 거리 지수 공식이다. m - M = 5 log₁₀(d) - 5다. m은 겉보기 등급이다. M은 절대 등급이다. d는 파섹 단위 거리다. 간단하다. 하지만 강력하다. 예를 들어 별을 본다. 겉보기 등급이 10이다. 어둡다. 분광 분석을 한다. 별 종류를 안다. 절대 등급을 추정한다. 0이라고 하자. m - M은 10이다. 거리 지수다. Distance Modulus다. 공식에 넣는다. 10 = 5 log₁₀(d) - 5다. 풀면 d = 1000 파섹이다. 3260광년이다. 거리를 잰다. 분광 시차다. Spectroscopic Parallax다. 시차가 아니다. 이름이 그렇다. 먼 별에 쓴다. 실제 시차로 못 재는. 별의 밝기는 거리 제곱에 반비례한다. 역제곱 법칙이다. 2배 멀면 4배 어둡다. 10배 멀면 100배 어둡다. 등급으로는 5등급 어둡다. m - M = 5다. 거리 100파섹이다. 326광년이다. 성간 소광도 고려해야 한다. Interstellar Extinction이다. 먼지가 빛을 흡수한다. 산란시킨다. 별이 어두워 보인다. 붉어 보인다. 푸른 빛을 더 흡수하니까. 보정이 필요하다. 소광량을 측정한다. A라 쓴다. 등급 단위다. 거리 지수 공식이 수정된다. m - M = 5 log₁₀(d) - 5 + A다. 소광이 클수록 별이 어둡다. 거리가 과대평가된다. 보정해야 정확하다. 별 등급은 파장별로 다르다. 푸른 빛과 빨간 빛이 다르다. 여러 필터를 쓴다. U, B, V, R, I가 표준이다. U는 자외선이다. Ultraviolet이다. B는 청색이다. Blue다. V는 가시광이다. Visual이다. 노란빛 녹색이다. 사람 눈에 가장 민감하다. R은 적색이다. Red다. I는 적외선이다. Infrared다. 각각 등급을 잰다. U등급, B등급, V등급이다. 일반적으로 등급이라 하면 V등급이다.
별의 밝기와 온도, 색지수로 별의 온도를 알다
두 필터 등급을 뺀다. 색지수다. Color Index다. B-V가 가장 많이 쓴다. B등급에서 V등급을 뺀다. 별의 색깔을 나타낸다. 온도를 나타낌. 뜨거운 별은 푸르다. B등급이 낮다. 밝으니까. V등급보다 낮다. B-V가 음수다. 차가운 별은 붉다. V등급이 낮다. 노란빛이 밝다. B등급이 높다. 푸른빛이 약하니까. B-V가 양수다. 태양은 B-V = +0.65다. 노란 별이다. 표면 온도 5800K다. 시리우스는 -0.03이다. 거의 하얗다. 9940K다. 베텔게우스는 +1.85다. 붉다. 3500K다. 리겔은 -0.03이다. 푸르다. 12000K다. 색지수와 온도 관계는 명확하다. 공식이 있다. T ≈ 7200 / (B-V + 0.64)다. T는 켈빈 온도다. 근사치다. 정확하진 않다. 하지만 유용하다. B-V = 0이면 약 11000K다. +1이면 약 4400K다. -0.5면 약 18000K다. 색지수는 분광형과 연결된다. O형은 B-V < -0.3이다. 매우 뜨겁다. 3만 켈빈 이상이다. B형은 -0.3 ~ -0.1이다. A형은 -0.1 ~ +0.3이다. F형은 +0.3 ~ +0.5이다. G형은 +0.5 ~ +0.7이다. 태양이다. K형은 +0.7 ~ +1.5이다. M형은 +1.5 이상이다. 차갑다. 3000K 이하다. HR 도표에 그린다. Hertzsprung-Russell Diagram이다. 가로축은 색지수다. 왼쪽이 음수, 오른쪽이 양수다. 푸른 별이 왼쪽, 붉은 별이 오른쪽이다. 세로축은 절대 등급이다. 위가 밝고 아래가 어둡다. 별들이 분포한다. 주계열이 대각선이다. 좌상에서 우하로. 뜨겁고 밝은 별에서 차갑고 어두운 별로. 거성들은 우상에 있다. 차갑지만 밝다. 크니까. 백색왜성은 좌하에 있다. 뜨겁지만 어둡다. 작으니까. HR 도표는 별의 진화를 보여준다. 색지수와 등급으로 별을 이해한다. 밝기를 정량화한다. 색깔로 온도를 안다. 천문학의 기본 도구다. 히파르코스가 시작했다. 포그슨이 정리했다. 현대 천문학이 발전시켰다. 별을 숫자로 말한다.