천문학 - 베가와 태양의 스펙트럼 분석

1. Background

1) 베가
거문고자리의 별로 분광형이 A0인 주계열성이다. 태양계로부터 약 25광년 떨어져 있다. 지름은 태양의 약 3배이며, 질량은 태양의 약 2.11배이다. 실시등급은 약 +0.03, 절대등급은 약 +0.58이다. 매우 밝은 청백색의 별이다.

2) 태양
태양계의 중심인 항성으로 분광형이 G2v인 주계열성이고 ‘노란색 별’이라고 불린다. 지름은 약 1.39✕106 km 질량은 약 1.99✕1030 kg이다. 실시등급은 약 -26.74, 절대등급은 약 4.83이다.

3) 스펙트럼
①연속스펙트럼
태양 빛이나 백열전구의 빛을 분광기에 통과시키면 연속된 스펙트럼이 나온다. 전열기에 전류를 통하게 하면 온도가 올라감에 따라 가시영역이 점차 강해진다. 이로부터 연속 스펙트럼이 고온 물체에서 나온다는 것을 알 수 있다.

②흡수 스펙트럼
뜨거운 물체에서 나온 빛이 온도가 낮은 기체를 지나면, 그 기체의 원소에 의해 일부 파장이 선택적으로 흡수된다. 각 원소에 따라 흡수되는 파장이 다르기 때문에 별의 흡수 스펙트럼을 관측하면 별의 화학 성분을 알 수 있다.

③방출 스펙트럼
빛을 흡수한 원소가 다시 빛을 방출하며 생기는 스펙트럼이다. 방출 스펙트럼 또한 각 원소에 따라 흡수되는 파장이 다르다.

4) 볼츠만의 방정식
볼츠만의 방정식은 통계역학에 의하여, B상태의 원자의 개수밀도는 A상태(B]A)에 있는 원자의 개수밀도의 관계를 나타내는 식이다.

여기서 T는 절대온도, k는 볼츠만 상수를 나타내며 N은 각 준위의 개수밀도, E는 각 준위의 에너지를 나타낸다.

5) 사하의 방정식
사하의 방정식은 기체 내에서 이온화되는 비율이 재결합되는 비율과 일치할 때 이온화 평형의 정상상태가 이루어지는 것의 정량적인 표현이다.

N+는 이온의 개수밀도, N0는 중성원자의 개수밀도를 나타내고 X0는 중성원자의 바닥상태로부터의 이온화 에너지이며 Ne는 전자의 개수밀도를 나타낸다.

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