별이 뜨거워질수록 별빛 속 흡수선이 적어지는 이유, 별의 자전에 의한 개별적인 도플러효과.

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

1.

별의 흡수선은 별을 이루는 구성 성분에 의해 차이가 날 수 있습니다. 그렇지만 대게는 온도가 뜨거워질수록 별을 구성하는 원소, 분자들이 이온화가 잘 된 상태입니다. 그래서 이온화 된 원자인 He과 같은 영역에서 흡수선이 나타날 수 있죠. 온도가 낮을 경우에는 He과 같은 원소보다 분자들의 이온화가 잘 일어나기 때문에 흡수선의 오른쪽 부분에서 많이 나타납니다.

2.

별의 자전이 빠르게 될 경우를 상상해보죠. 별은 구형이고 왼쪽과 오른쪽의 구분이 존재합니다. 만약 우리가 별을 보는데, 별이 왼쪽에서 오른쪽으로(위에서 볼 때 반시계방향으로) 자전한다고 생각해보죠. 그러면 왼쪽부분은 우리 관찰자에게 다가오는 속력을 갖게되고, 오른쪽부분은 우리 관찰자에게서 멀어지는 속력을 가질것입니다.

이 사실을 염두해두고 별에서 방출된 평균적인 파장을 λ라고하죠. 왼쪽 부분은 우리에게 다가오는 속력이니 왼쪽에서 나오는 빛의 파장이 짧게 관측되겠죠. 그래서 λ-a 라고 두겠습니다. a는 도플러 효과로 감소한 파장의 길이입니다. 오른쪽 부분은 우리에게 멀어지는 속력이니 나오는 빛의 파장이 길게 관측됩니다. 그래서 λ+a라고 쓸 수 있습니다. 그리고 우리는 별의 우측과 좌측에서 나오는 빛의 파장을 가지고 별의 자전속력도 계산이 가능합니다. [(λ+a)-(λ-a)]/2 를 이용하여 도플러 효과의 정도를 얻어낼 수 있기 때문이죠.

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