일반지구과학 및 실습

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일반지구과학 및 실습 II

4 주 차 항 성 센 서 스

- 항 성 센 서 의 결 과 , H R 도 -

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2. 항성센서스의 결과, HR도

항성 센서스의 결과인 HR도를 이용해

다양한 별들로 여행을

떠나봅시다

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과학으로 답하는 여정을 떠나봅시다!

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우주에 대한 근원적인 질문에… 과학으로 답한다!

천문학

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항 성 센 서 스

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• 많은 별에 대해 각종 특징들을 면밀하게 측정

• 별의 생애를 이해하는데 결정적인 자료가 무엇인지 가늠할 수 있어야

• 항성센서스: 별들 생애에서 서로 다른 단계에 있는 많은 별들의 스냅샷을 찍는다

• 다양한 삶의 여정에 있는 별들의 물리량을 얻어서 그 별의 현재상태를 진단

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1. 겉보기 밝기 2. 등급

3. 색

4. 분광형

9. 표면온도

12. ^{화학적 성분비} 5. 질량

6. 반경 7. 밀도

8. 표면중력

10. 자전속도 11. 자기장

직접관측 크기 유도됨

항 성 의 물 리 량

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6

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T h e H e r t z s pr u n g - R u ss e l d i a g r a m ( 1 9 1 0 )

7

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관 측 된 H - R 도

8

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G a i a H - R 도

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H - R 도 의 해 석

10

• 광도와 온도사이의 관계는 이들 물리량사이에 어떤 물리적인 연관이 있다는 것을 알려줌

• 어떤 연관이 있을까?

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H - R 도 의 해 석

11

• 학생들의 몸무게를 자신의 전화번호의 뒷자리 2개를 적어서 그래프를 그린다

• 일정한 패턴이 보이지 않는다

• 학생들의 몸무게를 자신의 키를 적어서 그래프를 그린다

• 일정한 패턴이 보인다

• 몸무게와 키는 상관관계가 있다

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H - R 도 의 해 석

12

• 이 관계는 어떤 요소에 영향을 받고 있는가?

• 나이

• 같은 나이, 같은 학년 학생들은 그룹지어 나타난다

주계열은 나이에 따라 결정된다!

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H - R 도 의 해 석

13

• 별의 주계열도 나이에 따라 결정되는가?

• NO!

• 주계열이 위쪽으로 올라갈 수록 더 질량이 커진다

• 주계열은 질량에 따라 결정된다!

• 모든 별의 물리량은 질량에 따라 결정된다

별의 주계열은 질량계열이다!

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H - R 도 의 해 석

14

• 별에서는 질량이 매우 중요한 요소로 작용한다!

• 왜?

• 별은 전 생애동안 수축하려하는 중력에 대항하는 힘을 만들어내는 시도를 하고 있다!

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15

1. 자체중력으로 뭉쳐진 천체

2. 내부 에너지원에 의해 공급되는 에너지를 복사하는 천체

조건의 변화

흩어짐

빛을 잃게 됨

진화 죽음

두 개의 조건이 만족되는 초기상태서 시작하여 적어도 한 개의 조건이 위반될 때

추적을 마침

항 성 이 란 ?

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아기별->성인별(주계열별)->노인별->초신성->무덤

10

⁵

10

¹⁰

10

⁵

별의 수명:

(태양의 경우: 약 백억년 ) (태양의 경우: 약 50억년) 별의 나이:

-> 인간은 별의 생애를 직접 추적할 수 없다

-> 여러 부류의 별들을 관측해서 통계적으로 고찰 (수명이 다른 별들의 집단을 연구)

별이 성인별에 머무르는 기간

별이 성인 별이 되고 나서 현재까지 시간

별 들 의 수 명 과 나 이

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17

연료 소비율~ 광도 연료량 ~ 초기질량

수명 ~ 초기질량 / 광도 수명 = M/L * 10 ¹⁰ 년

수명 = 연료량 / 연료 소비율

질 량 과 수 명

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18

L ~ M ^p p = 3 ( > 30 Msun) p = 4 ( <30 Msun)

수명=M/ M ^p **^{* 10}** ¹⁰ ^년

5Msun 인 별:

광도 : 태양의 5^4 (625)배 수명: 8* 10 ⁷ 년

질 량 과 수 명

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19

3 O3

11 O7

32 B4

370 A5

3,000 F5

10,000 G2 (태양)

10,000,000 M7

질량

(Msun)

수명

(10^6년) 분광형

60 30 10

3 1.5

1 0.1

3백만년

1300만년 3200만년 3억7천만년 30억년

100억년

10조년

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20

절 대 등 급

광

도 온 도 ( K )

분 광 형 주계열

거 성 초 거 성

백색왜성

별이 많이 있다

별이 많이 없다

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이 론 적 H - R 도

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H - R 도 ( 이 론 + 관 측 )

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절 대 등 급

광

도 온 도 ( K )

분 광 형 주계열 별

거 성 초 거 성

백색왜성

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H - R 도 에 서 질 량 과 반 경

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H-R도에서 극한값을 알아볼 수 있다

태양광도의

10^6배정도의 별은 태양질량의 약 100배 질량이 큰 주계열별의

광도가 가장 높다

별 의 광 도 와 직 경 그 리 고 밀 도 의 극 한 값

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H-R도에서 극한값을 알아볼 수 있다

적색왜성

예: Ross614B

T=2700K, 1/2000 L_Sun 태양보다 아주 작고 밀집

아주 빨갛고 차갑고 낮은광도

낮은 질량 (0.5 M_Sun)

평균밀도가 태양의 80배

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일반지구과학 및 실습