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별의 밝기, 광도

루이20 2020. 5. 28. 22:21

 고대 천문학 자들은 별들이 지구를 둘러싸고 있는 거대한 수정 구체에 붙어 있다고 믿었습니다. 이 이론에서 모든 별은 지구에서 같은 거리에 있었으므로 고대인들은 별의 밝기는 별 자체에만 달려있다고 생각했습니다. 하지만 어두운 밤에만 눈으로 보는 별은 몇 광년에서 1,000 광년에 이르기까지, 우리와는 아주 다른 거리에 있습니다. 망원경은 수백만에서 수십억 광년 떨어진 별의 빛을 보여줍니다.

 

지구 위의 밤하늘을 보면 어떤 별들은 다른 별들보다 훨씬 밝다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 별의 밝기는 구성과 별에서 지구까지의 거리에 따라 다릅니다. 천문학 자들은 별이 지구에서 얼마나 밝게 보이는지, 절대적 크기로 표준 거리가 32.6 광년, 즉 10 파섹 정도 인 별의 밝기로 별의 밝기를 정의합니다. 광년은 약 6 조 마일 또는 10 조 킬로미터에 달하는 광이 1 년 동안 이동하는 거리입니다. 천문학자는 또한 표면에서 별이 방출하는 에너지 즉 빛의 양인 광도를 측정합니다.
별의 밝기를 측정 하는 것은 고대의 아이디어이지만 오늘날 천문학 자들은 더 정확한 도구를 사용하여 계산을합니다.

오늘날 우리가 별의 밝기에 대해 이야기 할 때, 우리는 본질적인 밝기 또는 겉보기 밝기 중 하나를 의미할 수 있습니다. 천문학 자들은 별의 광도 를 말할 때 별의 본질적인 밝기 , 실제로 얼마나 밝은지를 말하고 있습니다. 별의 겉보기 등급 즉 지구에서 보이는 밝기는 다른 것으로, 별에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 다릅니다. 예를 들어, 육안으로 보는 거의 모든 별은 태양보다 더 크고 밝습니다. 우리가 밤에만 눈으로 보는 별의 대다수는 태양보다 수백만에서 심지어 수억까지 더 멉니다. 어쨌든, 이 먼 태양은 우리의 별보다 수백 또는 수천 배 더 밝기 때문에 지구에서 볼 수 있습니다. 그것은 우리의 태양이 별들 사이에서 가볍다는 것은 아닙니다. 실제로 태양은 우리 은하계에서 별의 85 %보다 더 밝게 빛납니다. 그러나 이러한 덜 빛나는 별의 대부분은 광학 보조 장치 없이는 보기에 너무 작고 희미합니다.

별의 광도는 다음 두 가지에 달려 있습니다.

1. 반경 측정
2. 표면 온도


반경 측정
 별이 태양과 같은 표면 온도를 가지고 있지만 더 큰 반경을 가지고 있다고 가정해봅시다. 이 시나리오에서 더 큰 반경을 가진 별은 더 큰 광도를 요구합니다. 아래 예에서 별의 반지름은 4 태양 (태양 반지의 4 배)이지만 태양과 표면 온도는 같습니다.

우리는 태양에 대한 별의 광도를 다음 방정식으로 계산할 수 있습니다. L = 광도 및 R = 반지름 :

L = R 2
L = 4 2 = 4 x 4 = 태양 광도의 16 배


표면 온도
 또한 별이 태양과 반지름이 같지만 표면 온도가 높으면 더 뜨거운 별이 광도에서 태양을 초과합니다. 태양의 표면 온도는 약 5800 켈빈 (9980  화씨) 정도입니다. 그것은 절대 영점보다 5800도 높으며 우주 어디에서나 가능한 가장 추운 온도입니다. 별이 태양과 크기는 같지만 표면 온도가 켈빈도(5800 x 2 = 11600 켈빈의 두 배라고 가정합니다.

우리는 태양에 대한 별의 광도를 풀기 위해 아래의 방정식을 사용합니다. 여기서 L = 광도 및 T = 표면 온도이고 표면 온도는 2 태양과 같습니다.

L = T 4
L = 2 4 = 2 x 2 x 2 x 2 = 태양 광도의 16 배

별의 광도 = R 2 x T 4
모든 별의 광도는 반지름의 제곱 곱하기 표면 온도를 4 승으로 올린 값입니다. 반지름이 3 태양이고 표면 온도가 2 태양인 별을 가정하면 L = 광도, R = 반지름 및 T = 표면 온도와 같은 별의 광도를 아래 방정식으로 계산할 수 있습니다.

L = R 2 x T 4
L = (3 x 3) x (2 x 2 x 2 x 2)
L = 9 x 16 = 태양 광도의 144 배


색과 표면 온도
어두운 나라의 하늘에서 별이 다양한 색상으로 빛나고 있다는 것을 알고 있습니까? 그렇지 않다면 쌍안경으로 별을 보도록하십시오. 색상은 표면 온도의 표시입니다. 가장 뜨거운 별은 파란색 또는 파란색 흰색을 발산하지만 가장 멋진 별은 뚜렷한 붉게 물들어 있습니다. 우리의 노란 태양은 두 극단 사이의 적당한 표면 온도를 나타냅니다. Spica는 뜨거운 청백색 별, Altair : 적당히 뜨거운 백색 별, Capella : 도로 중간 노란색 별, Arcturus : 미지근한 주황색 별 및 Betelgeuse : 시원한 적색 초거성입니다.

결론 

 매우 크고 뜨거운 일부 별은 백만 태양의 광도로 빛납니다. 그러나 다른 별들은 지구 근처에 있기 때문에 밝게 보입니다. 천문학 자들은 별의 진실하고 본질적인 밝기를 광도 라고 부릅니다.