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색등급도의 모습
1 개요
색등급도(Color-Magnitude diagram), HR도 (Hertzsprung-Russell diagram, 헤르츠스프룽-러셀 도) 라고 부른다.
항성들을 밝기와 온도에 따라 나누어 놓은 등급도이다.헤르츠스프룽과 러셀이라는 과학자가 비슷한 시기에 각각 독자적으로 만들어서 그들의 이름을 따 HR도 라고도 부른다. 세로축은 항성의 절대 등급 또는 광도로 나타내고,가로축은 항성의 표면 온도 또는 스펙트럼형(분광형)으로 나타낸다. 일반적으로 태양을 기준으로[1] 나타내며, 별의 위치가 어디에 있느냐에 따라 별의 종류를 알 수 있다. 별의 일생을 나타낼 때에도 많이 쓰인다. 성단 이상의 천체를 연구할때 HR도 분석은 거의 필수적이며, 가장 기본적인 툴이다.
2 다양한 이름
항목의 이름이 색등급도이지만 사실 색등급도는 X-Y축의 이름을 그대로 적은것이지 이런 류의 그림을 모두 포괄하는 이름은 아니다. HR도는 X-Y축을 다른 물리량로 바꿀 수 있는데, 이걸 바꾸게 되면 물리량의 의미가 바뀌게 되면서 그래프가 나타내고자 하는 요소들이 바뀌는 신기한 현상이 일어난다.
이를 이용해서 HR도는 여러가지 형태를 갖고 있다.
3 별의 종류
왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 이어지는 대각선 영역에 존재하는 별들은 주계열성으로, 왼쪽 위로 갈수록 (온도 또는 광도가 높을수록) 반지름과 질량이 크지만 진화 속도가 빨라 수명이 짧다.
오른쪽 상단에 존재하는 별들이 적색 거성으로, 중심의 헬륨핵에서 수소 행융합 반응이 일어나 면적은 더 넓어지고 부피가 팽창하게 된다. 이로써 표면 온도는 낮아지지만 (HR도에서 오른쪽으로의 이동) 부피의 팽창 속도가 훨씬 빨라 별은 더 밝아진다. (HR도에서 위쪽으로의 이동)
왼쪽 하단에 존재하는 별들이 백색왜성으로, 거성이나 초거성의 폭발 (초신성) 이후 수축하여 만들어진다. 따라서 온도는 높아지지만 (H-R도에서 왼쪽으로의 이동) 별의 부피가 작아지므로 광도는 낮아진다. (H-R도에서 아래쪽으로의 이동)
4 별의 진화
HR도가 단순히 별의 종류나 보자고 쓰인다면 그저 한번 보고 지나갔을테지만 당연히 이게 끝이 아니다. 바로 별의 진화의 경향이 단 한장의 그래프에 나오게 되는 강력한 툴이다. 때문에 전공자들은 이 HR도의 해석에 한 학기를 투자하게 된다. 세부 전공 분야에 따라 차이는 있지만 애초에 이거 해석 못 하면 졸업을 할 수 없다.
이런식으로 별의 진화 과정을 표현해낸다.[2]
5 영년주계열
Zero Age MainSequence. 줄여서 ZAMS(잼스)라고 부른다. 처음 성단이 만들어 졌을때의 주계열성을 기준으로 점을 찍어놓은 HR도이다.
성단 내의 별들을 조사해서 그 성단의 HR도를 그린 후 ZAMS와 비교하면 성단의 대략적인 나이를 알 수 있게 된다.
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