고등학교에서 천문학을 배울 때는 꼭 배우는 게 거리 찾기.
중고교에서 배울 거리를 구하는 것은 보통 시차와 허블의 법칙이다.
천문학 서적들을 보면 이런 그림들을 볼 수 있는데
다양한 거리를 찾는 방법이 있다.여기에 나와있는 내용을 간단하게 소개해 보려고 한다. (위 표는 서적마다 약간의 차이가 있다.)
- 레이더(1AU)에 가까운 천체의 통상적인 소행성이나 혜성의 경우 레이더로 측정한다.
2. 항성시차(~200pc) 이 내용은 지구과학에서도 배우는 내용이므로 생략
3.HR도표(~10000pc)
이 도표는 지구과학을 배우는 학생이라면 한 번쯤 보는 표다. 이 표를 이용해서 거리를 구할 수 있지만,
우선 거리를 구하는 공식이 뭐가 있는지 생각해 보자.외견등급-절대등급=5log거리-5 바로 포그슨 방정식이다.(포그슨 방정식:http://m.blog.naver.com/hongju3498/221139054536 )
우리는 두 가지 등급을 알면 거리를 찾을 수 있다. 위 표의 세로축을 보면 절대 등급이 있다.겉보기 등급은 눈으로 보면 금방이다.
- 분광시차는 절대 등급을 알아야 하는데 어떻게 알 수 있을까.
표를 자세히 보면 주계열별, 거성, 백색왜성 등이 적혀 있다. 종류마다 겉의 위치가 다르다.
우리는 관측을 통해 분광형과 광도 계급을 알 수 있으며, 별의 분광형 그리고 광도 계급을 통해 이 별이 어디에 위치해 있는지 알 수 있다.태양의 경우, G2V에서 G2라고 하는 분광형 V라고 하는 광도 계급을 가진다. 이것에 대해 자세한 것은 나중에).
- 주계열 맞춤 보통은 산개성단을 이용한다.하나의 산개성단을 관측하면 겉보기 등급과 분광형을 알 수 있다.
- 이를 hrdiagram(외형등급 ver.)에 그릴 수 있지만 그려보면 hrdiagram(절대등급 ver.)에서 볼 수 있는 주계열 라인이 만들어진다(산개성단은 대부분 주계열이 주구성원이다.)
- 그런데 모든 별은 hrdiagram을 따르기 때문에 외모등급 ver.와 절대등급 ver. 이 두 개를 비교하면 좋다.
위의 사진을 잘랐기 때문에 화질이 별로 좋지 않지만 이렇게 겉보기 등급과 절대 등급 버전이 차이를 보여 이들 각 평균으로 2등급의 차이를 구할 수 있다.
4. 셰페이드 변광성(25Mpc)이 이제 한국 은하를 벗어나는 범위다.앞으로는 단순한 관측은 어렵다.지금까지 모아 온 수많은 데이터로 만들어진 경향성을 이용해야 한다.
변광성은 말 그대로 여러 가지 이유로 광도가 변하는 별이다.학자들은 이런 별들을 관측하며 데이터를 모아 온 결과 변광 주기가 광도와 관련이 있는 것으로 나타났다.(광도=절대 등급이라고 생각하면 된다.)
그게 이 표이고 변광주기를 알면 절대 등급을 받을 수 있다.
먼 은하 내에 있는 변광성을 관측해 그 은하까지의 거리를 구할 때 사용된다.
5. 은하의 자전 속도 – 광도(~200Mpc) 거리가 더 멀어지면 은하 내의 변광성 관측이 어려워지는데 이때부터는 은하를 관측하여 거리를 구한다.
위와 같이 관계를 이용하지만 우리는 “Tully-Fisherrelation”이라고 부른다.수리와 피셔라는 사람의 관계가 아니라 두 사람이 만든 관계이다.
말이 좀 이상하지만 어쨌든 은하의 자전 속도와 광도의 관계다.광도가 큰 은하는 질량이 크고 질량이 큰 은하는 자전 속도가 빠르다.(은하의 자전속도 측정법은 나중에 시간이 지나면)
6. Standard Candle (~1 Gpc), 표준 촛불(?) 뭐라고 번역할지는 모른다.너무 멀어지면 천체관측은 어려워진다. 그래서 이용하는 것이 특징적인 천체를 이용하는 방법이다.
이 천체의 조건은 충분히 밝아야 하며 특징을 지녀야 한다.이 특징은 특정한 광도이다.만약 모든 별이 1등급이라고 해보자. 거리 찾기가 정말 쉬워. 그런데 별의 등급이 다양해 그것이 어렵지만 학자들은 관측과 연구를 통해 이런 천체를 발견했다.
이 초신성은 약 19등급이라는 일정한 최대 절대등급을 갖고 있기 때문에 관측만 가능하다는 절대등급은 요구한 것이다.blog.naver.com/hongju3498/221063062633 )
허블의 법칙은 누구나 한 번쯤 들어본 법칙 팽창 우주인 현재 허블의 흐름에 놓인 은하들까지의 거리를 구할 수 있는 법칙이다.
후퇴속도=허블상수*거리
우주의 팽창률을 나타내는 허블 상수는 이름은 상수지만 시간에 따라 변화하고 실제 사용되는 공식은 단순히 위에 사용되는 공식과는 조금 차이가 있다.
허블의 흐름이란 우주 팽창에 몸을 맡긴 것이다.한국 은하단 내에 있는 안드로메다를 포함한 몇몇 은하는 멀지 않고 가까워지는 등 허블의 흐름을 따르지 않는다.