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별은 왜 색이 다를까

Miqo 편집팀 · 출처 1개

뜨거운 물질은 열에 따라 빛나요

철 조각을 하나 가져와 가열해 보세요. 처음에는 어두운 붉은색이었다가 주황색, 황백색이 되고, 나중에는 눈부시게 빛나요. 물질은 그대로고 온도만 달라졌는데, 색은 여러 단계를 거쳐 변했어요. 별의 표면도 마찬가지예요. 뜨거운 기체로 이루어져 있고, 뜨거운 만큼 빛나요.

가열된 물체는 한 가지 파장으로만 빛을 내는 게 아니라 모든 파장의 빛을 동시에 내요. 다만 각 파장의 비율이 다를 뿐이에요. 에너지가 최대가 되는 파장이 하나 있고, 표면이 뜨거울수록 이 최대 지점의 파장은 짧아져요. 적외선에서 빨간색으로, 다시 노란색과 파란색으로 이동한 뒤 자외선으로 넘어가죠. 눈은 이 모든 빛을 섞어 하나의 색조로 받아들이고, 그 색조는 최대 지점이 어디에 있는지에 따라 결정돼요.

최대 지점이 곧 색

자외선적외선

파장에 따른 빛의 밝기: 최대 밝기가 곧 색을 결정해요

푸른 별이 붉은 별보다 뜨거운 이유

일상에서는 수도꼭지의 빨간 표시가 '뜨거움', 파란 표시가 '차가움'을 뜻해서 별을 볼 때도 이 익숙한 기준이 헷갈리게 만들어요. 별에서는 반대예요. 붉은색은 표면이 최대 지점을 짧은 파장 쪽으로 옮길 만큼 충분히 뜨겁지 않다는 뜻이에요. 약 3,000도면 별은 붉은색이에요. 30,000도 이상이면 푸른색이고요. 나머지 색은 모두 그 사이에 들어가요.

베텔게우스, 붉은색≈3500°
태양, 노란색≈5500°
시리우스, 흰색≈10 000°
리겔, 푸른색≈12 000°

색은 크기에 대해 아무것도 말해 주지 않아요. 붉은 베텔게우스는 부풀어 오른 거대한 별이라, 그 옆에서는 흰색 시리우스가 점처럼 보일 거예요. 색조가 알려 주는 건 딱 하나예요. 우리에게 도착한 빛이 출발한 표면이 얼마나 뜨거운지예요.

이런 눈금으로 보면 태양은 비교적 서늘한 별이에요. 가까이 있기 때문에 빛의 기준처럼 보일 뿐이에요. 표면 온도로는 범위의 아래쪽 3분의 1에 놓여 있고, 별자리 속 밝은 청백색 점들 거의 모두가 태양보다 2배 이상 뜨거워요.

태양은 약 5500이에요. 가장 뜨거운 별의 표면이 30,000도 이상으로 달아오른 눈금에서요

이 모든 것을 눈으로 구별하기는 쉽지 않아요. 밝기가 충분해야 색을 구별할 수 있고, 빛이 부족하면 색을 보지 못하는 망막의 일부가 작동해 별이 흰 점처럼 보여요. 색조는 가장 밝은 별에서 드러나고, 더 많은 빛을 모으는 쌍안경으로 보면 더 잘 보여요. 지평선 가까이에서 별이 무지갯빛으로 반짝이는 것도 별의 색이 아니라 공기 때문이에요. 공기가 프리즘처럼 빛을 분해하는 거예요.

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1분만 더 읽으면 돼요. 마지막에는 퀴즈가 있어요. “우주 → 별”에서 찾을 수 있어요

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출처

  1. 원리는 가열된 물체의 열복사와 빈의 변위 법칙이에요. 온도가 높을수록 최대 지점의 파장은 짧아져요. 표면 온도는 분광 분류를 바탕으로 반올림한 값이며, 일반적으로 절대온도 눈금으로 계산해요. 절대온도 눈금은 섭씨 눈금과 273도 차이가 나지만, 이처럼 높은 온도에서는 전체 그림이 거의 달라지지 않아요