적색거성과 준거성의 내부 상태에 대한 정리.
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안녕하세요! 지구과학을 가르치는 일을 하는 사람입니다.
지구과학1에서 별의 진화를 배우다보면, '주계열성에서 적색거성으로 진화하는 단계' 라 하여
헬륨중심핵이 수축하고 그로 인해 수소각연소가 발생하는 아래와 같은 그림을 학습합니다.
[그림1]
이 상태에서 중심핵이 충분히 수축하여 중심핵이 1억K이 되면 헬륨핵융합을 하게 된다는 것,
지구과학1을 학습했다면 모두 알고 계시겠죠?
이 때 학생들이 다음과 같은 질문을 많이 합니다.
| "헬륨핵융합이 일어난 시점부터 적색거성인건가요? 아니면 헬륨중심핵이 수축하는 시점부터 적색거성인건가요?" |
[그림2]
EBS 교재 등에서 굳이 '적색거성으로 진화하는 단계' 라는 표현을 쓰고 있고, 수능 특강에서 [그림2] 로 거성의 내부상태를 설명하고 있기 때문에, "[그림1] 과 같은 상태는 거성이 아니고, 준거성이다" 라는 개념이 많이 퍼져있는 것 같습니다.
그래서인지 "헬륨핵융합을 하는 시점부터 적색거성이다" 라는 개념이 많이 퍼져 있습니다.
그런데, 사실 '적색거성' '준거성' 따위는 별의 내부상태를 기준으로 나눈 그룹이 아닙니다.
관측되는 표면온도와 광도, 반지름 등으로 H-R도 상에서 위치가 어디에 찍히느냐에 따라 나눈 것입니다. 우리가 별의 내부구조를 들여다 볼 수 있는게 아니잖아요?
따라서 '적색거성' 이라 함은, 별이 주계열을 떠나 일정 수준 이상 반지름은 커지며 표면온도가 감소하고 광도가 증가한 상태를 의미하는 것이며, 준거성은 H-R도 상에서 주계열성과 적색거성 사이 애매한 위치에 있을 때 준거성이라 하는 것입니다.
따라서, [그림1] 과 같은 상태는 경우에 따라서 적색거성일 수도 있고, 준거성일 수도 있습니다. 헬륨핵이 수축하는 중이고 아직 헬륨핵융합은 하지 않았더라도, 광도가 충분히 커지면 적색거성이 되는거거든요.
(근거. 기본천문학 307p.)
즉, 굳이 구분을 할 필요가 없습니다.
정리하면, 만약 H-R도 상에서 준거성의 위치를 특정 지은 후, 내부 상태에 대해 물으면 [그림1]과 같다고 하는 것이 맞습니다. 수특에 수록된 [그림2] 가 이런 경우입니다. 그러나 역으로 [그림1] 과 같은 그림이 제시된 경우 그것은 거성도 가능하고, 준거성도 가능합니다.
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또 궁금한 것이 있는데..맥동변광성과 적색거성의 관계는 뭔가요?
저는 적색거성단계에서 외부층이 팽창<->수축하는 양상을 보이면 그게 맥동변광성
즉 적색거성단계와 공존할 수 있는 개념이라고 이해했습니다. 그런데
1. 수능완성 33p) 맥동변광성은 적색거성 이후의 단계, 즉, 서로 다른 단계 라고 하고
2. [그림2] 와 같은 그래프를 보면 ) (이중연소)가 일어나는 적색거성이라는 표현이 있는데 (이중연소)가 일어날 때 외부층의 팽창<->수축 이 반복되니까 ---> 이걸 보면 (적색거성)과 맥동변광성은 공존할 수 있는 단계인가
싶기도 합니다...
대체 뭘까요?? ㅠ 도와주세요ㅠ
말씀하신 수능 완성의 출처를 좀 더 정확히 부탁드립니다. 올해 수능완성 해설의 33p를 말씀하시는건가요-?