별의 스펙트럼형 – Spectral Types of Stars

별을 스펙트럼형에 따라 분류하게 되면, 별의 특성(표면온도 등)을 매번 하나하나 측정할 필요 없이 스펙트럼형으로 알 수 있기 때문에 별을 스펙트럼형에 따라 분류합니다. 1900년경에 처음으로 별을 스펙트럼형에 따라 분류하게 되었는데요, 처음에는 A부터 Q로 분류하고 있었습니다. 그런데 시간이 지나면서 몇몇 그룹은 사라지고, 몇몇은 통합되고 하여 현재 사용되는 스펙트럼형(Spectral Class/Type)은 O, B, A, F, G, K, M의 7가지로 분류합니다.

이 스펙트럼형 순서는 온도순으로 배열된 것이기 때문에 중요합니다. O형이 가장 뜨거운 별이고, M형이 가장 차가운 별이 됩니다. 천문학자들은 더 상세한 정보를 얻기 위해서 각각의 스펙트럼형을 10개의 하위 항목으로 분류합니다. 예를 들어서 A형 별들을 A0, A1 ~~~, A9의 10개 항목으로 나누는 셈입니다. 이렇게 나눔으로써 별의 온도를 매우 높은 정확도로 알아낼 수 있습니다. 예를들어, 태양은 G형 그룹에 속하면서, G2그룹이기 때문에, 표면온도가 5800K라는 것을 알 수 있습니다.

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O형 항성들은 매우 뜨겁고 푸른 빛을 내며 극도로 밝습니다.  사실 O형 항성은 가시광선보다는 자외선 영역에서 대부분의 복사 에너지를 발산합니다. O형 항성은 굉장히 희귀한데, 대략 2천만 개의 주계열성 중 1개가 이 O형일 정도로 흔하지 않다고 합니다.  광도는 보통 태양의 수만 배 이상이라고 합니다. 이 항성들의 스펙트럼에서는 헬륨II선, 이온화원소(규소IV, 산소III, 질소III, 탄소III), 중성헬륨선, 수소발머선들의  흡수선 및 방출선이 나타납니다. 질량과 광도가 매우 크기 때문에 O형은 모든 주계열성 중 가장 빠르게 수소를 소모하게 되고, 결과적으로 주계열 단계에 불과 몇백 만~몇천 만년밖에 머물지 못합니다.

B형 항성들은 뜨겁고 매우 밝습니다. 스펙트럼으로는 중성헬륨선 및 보통 수준의 수소선을 가지고 있습니다. 마그네슘II선, 규소II선 등 이온화된 금속선 또한 나타납니다. B형 역시 주계열성 가운데 매우 희귀합니다. 물론 O형만큼 희귀하지는 않고, 대략 8000개의 주계열성 중 1개 꼴로 존재합니다. 광도는 보통 태양의 수백 배에서 수만 배에 이릅니다. B형 역시 수소를 많이 소비하기 때문에 오랜 시간 주계열성으로 살 수 없습니다. 보통 지구에서 볼 때 특정 성단에서 O형 항성과 B형 항성들이 분자구름 덩어리와 함께 무리지어 있는 모습을 자주 보게 되는데요, 그 이유가 바로 O형과 B형 항성들의 수명이 짧아서 많이 퍼질 시간이 없기 때문이라고 합니다. 이런 무리를 OB성협(O-B Stellar Association)이라고 합니다. 레굴루스(Regulus), 리겔(Rigel), 스피카(Spica) 등이 B형 항성에 속합니다.

A형 항성들은 밤하늘에서 보이는 별들 중 가장 많은 비율을 차지하며, 맨눈으로 볼 때 백색 또는 청백색의 빛을 발하는 별들입니다. 이들의 스펙트럼은 강한 수소선과 (수소선은 A0에서 가장 강하게 나타납니다) 이온화된 금속선들(철II, 마그네슘II, 규소II)을 포함하고 있습니다.  이 A형 항성들은 지구 주변에 있는 주계열성 900개 중 1개 꼴로 존재합니다. 시리우스(Sirius), 베가(Vega), 데네브(Deneb) 등이 A형 항성에 속합니다.

F형 항성들은 강한 칼슘II선을 보이는 별들입니다. F형에서부터 중성금속들은 이온화된 금속선을 보이기 시작합니다. F형의 스펙트럼 특징은 약한 수소선 및 이온화된 금속 스펙트럼이 보인다는 것입니다. F형의 색은 미미한 노랑색을 띤 백색으로, 우리 태양계 주위에 있는 주계열성 200개 중 하나 꼴로 존재합니다. 프로키온(Procyon), 북극성(Polaris)등이 F형 항성에 속하는 별이라고 합니다.

G형항성은 태양이라는 가까운 예시 덕분에 가장 잘 알려진 타입입니다. 강한 칼슘II선을 보이는데, 이는 G2형에서 가장 두드러지게 나타납니다. G형은 F형보다 수소선의 강도가 약하지만, 이온화된 금속과 함께 중성금속선을 포함하고 있는 스펙트럼을 보입니다. G형을 황색 항성진화 공백(Yellow Evolutionary Void)이라고 일컫기도 하는데, 그 이유는 초거성들의 분광형이 O-B, K-M 사이에서 왔다갔다 할 뿐 G형 근처에서는 오래 머물지 않기 때문입니다. G형은 초거성이 안정되게 존재하기 힘든 온도이기 때문에 황색 항성진화 공백이 생기는 것이지요. 태양계 주변의 주계열성 100개 중 한 개가 G형에 속합니다. 낮에도 볼 수 있는 유일한 별인 태양과 카펠라(Capella)가 G형항성에 속합니다.

K형항성은 외관상 오렌지색이며 우리 태양과 같은 G형보다 덜 밝고, 더 차가운 항성들입니다. 일부 K형 별들은 아르크투르스(Arcturus)와 같이 거성이지만, 대다수의 K형 항성들은 주계열성에 속합니다. 이들은 매우 약한 수소선과 매우 강한 중성금속(망간I, 철I, 규소I)선을 포함하는 스펙트럼을 발산합니다. K형항성 중에서도 차가운 항성들에서는 산화티탄(TiO)의 분자선이 나타나기 시작합니다. 태양계 주변의 주계열성 15개 중 한 개가 K형에 속합니다. 아르크투르스(Arcturus)나 알데바란(Aldebaran)등이 K형 항성입니다.

M형항성은 관측된 항성들 중 가장 많은 별들이 속해있습니다. 대략 우리 은하의 주계열성들 중 90% 가까운 존재가 M형이라고 추정될 정도입니다. 보통 적색왜성이라고 부르는 별들이 M형 항성에 속한다고 보면 됩니다. 또한 베텔게우스(Betelgeuse)나 안타레스(Antares)등 초거성들의 다수가 M형에 속해있습니다. 차가운 M형들의 경우 갈색왜성의 초기상태이기도 한데, 보통 이들의 분광형은 M6.5~M9.5입니다. M형은 스펙트럼 상에서 중성금속선 및 분자띠를 보여주지만, 수소선은 거의 관찰할 수 없습니다. M형에서 두드러지는 것은 산화티탄(TiO)의 분자띠로, M5 근처에서 가장 강하게 나타납니다.  보통 항성 10개중 9개가 이 M형에 속할 정도로 M형 항성은 흔하게 찾을 수 있습니다.

이 7가지 외에도 관측 기구의 발전으로 새로운 별들이 속속 등장함에 따라 새로운 분광형들도 발표되고 있습니다. 이런 분광형에 대해서는 나중에 설명하도록 하겠습니다.

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