흔들리며 피는 꽃

맥동변광성. 거리지수

맥동변광성

별의 밝기가 주기적으로 변하는 별을 변광성이라고 합니다. 변광성의 종류는 원인에 따라 다양한데 대기가 수축하고 팽창하며 별의 밝기가 달라지는 별을 맥동 변광성이라고 합니다. 대기가 수축할 때는 어둡게 팽창할 때는 밝게 보입니다.

별의 밝기는 표면온도와 밀접한 관련이 있는데 수축 속도가 최대 일 때 표면온도가 최저이고 가장 어둡게 보입니다. 표면온도가 최대일 때 팽창 속도가 가장 크고 가장 밝게 관찰됩니다. (물론 표면온도가 비슷하다면 표면적이 큰 별이 더 밝아 보일 것입니다. 초승달보다 빛을 반사하는 표면이 넓은 보름달이 더 밝아 보이듯이 빛을 방출하는 면적이 넓을수록 밝아 보이기 때문입니다.)

크기가 최대, 최소일 때 밝기가 최대, 최소인 것이 아니다. 팽창 속도가 최대 일때 가장 밝고 수축 속도가 최대일때 가장 어둡다.

세페이드변광성(Cepheid Variable, 케페이드변광성)

1908년 하버드대학교 천문대의 리비트는 세페이드형 변광성의 주기와 절대 등급과의 관계를 밝혀냈습니다. 변광 주기가 길 수록 밝기가 밝은 별(등급이 낮은 별)입니다. 세페이드 변광성은 맥동변광성의 일종으로 주기와 광도의 관계가 간단한 규칙성을 가지며 보통 주기가 1일~100일 입니다.

세페이드변광성은 I형과 II형 두가지가 있습니다. 항성 종족 I형은 질량이 작고(0.5~0.7M) 젊고 푸른 별로 나선팔, 산개 성단에 주로 분포하며 II형보다 밝습니다. 항성 종족 II형은 질량이 크고(3~18M) 늙고 붉은 별로 헤일로, 은하 중심, 구상 성단에 주로 분포합니다. 

(* 1M은 태양 질량을 기준으로 한 상대값을 나타냄)

맥동변광성 주기-광도 관계

맥동변광성의 주기가 길수록 밝은 별입니다. 밝을수록 등급은 낮아지므로 주기와 별의 밝기는 비례하고 주기와 등급은 반비례합니다.

변광성의 주기가 길수록 밝은 별. 주기와 등급은 반비례.

거리지수(m-M)

겉보기 등급(m)은 육안으로 관찰하여 확인할 수 있고 절대 등급(M)은 맥동변광성의 주기를 통해 확인할 수 있습니다. 별의 겉보기 등급과 절대 등급을 알아내면 거리지수를 사용해 별까지 거리(D)를 구할 수 있습니다. 위 그래프와 같이 변광성의 겉보기 등급은 주기적으로 변하므로 평균값을 이용합니다.

거리지수 공식 m-M=5logD-5 를 이용해 거리를 파섹(pc)단위로 정확히 구할 수 있지만 간단히 거리지수(m-M)를 흔히 사용합니다.

(예)

1. 평균 겉보기 등급: 겉보기 등급이 6~3으로 변하므로 평균값 4.5를 사용한다.

2. 절대 등급: 주기-광도 관계 그래프를 이용해 -5를 사용한다.

3. 거리 지수 = 겉보기 등급 - 절대 등급 = (4.5) - (-5) = 9.5

4. 거리지수가 0보다 큰 양수이므로 10pc 보다 멀리 있는 별임을 알 수 있다.

흔들리지 않고 피는 꽃이 어디 있으랴
-도종환

별의 등급과 변광 주기는 반비례합니다.
밝은 별일 수록 변광 주기가 긴 것처럼

때론 지쳐도 변함없이
계속 나아갑시다.