소행성 분광형
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1. 개요
소행성 분광형은 소행성을 색상, 반사율, 분광형에 따라 분류하는 체계이다. 1973년 처음 제안된 이후 여러 분류 체계가 발전해 왔으며, 톨른 분류, SMASS 분류, S3OS2 분류, 버스-데메오 분류 등이 대표적이다. 톨른 분류는 C, S, X의 3개 대분류와 14개의 분광형으로, SMASS 분류는 26개 분류로 소행성을 분류한다. 이러한 분류는 소행성의 스펙트럼 특성을 기반으로 하며, 색지수를 활용하여 소행성군별 특징을 파악하기도 한다. 소행성 분광형은 운석 분류와 연관되어 있으며, C형 소행성은 탄소질 콘드라이트, S형 소행성은 석질 운석, M형 소행성은 철 운석, V형 소행성은 HED 운석과 관련이 있다. 현재는 1990년대의 분광형 측정에 따른 분류가 표준으로 사용되지만, 더 많은 자료를 기반으로 한 분류 체계가 연구되고 있다.
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D형 소행성은 낮은 알베도와 불그스름한 스펙트럼을 보이는 소행성으로, 유기물이 풍부한 규산염, 탄소, 무수 규산염 등으로 구성되어 있으며, 바깥쪽 소행성대, 목성 트로이군, 켄타우루스족 소행성 등에서 발견된다. - 소행성 분광형 - A형 소행성
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| 소행성 분광형 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 분류 대상 | 소행성 |
| 목적 | 소행성의 표면 구성 성분과 광물 조성 추정 |
| 방법 | 반사 스펙트럼 측정 색깔, 알베도 등의 특징 분석 |
| 주요 분류 체계 | |
| 토렌스 분류 | |
| C형 | 탄소가 풍부 매우 어두움 (알베도 낮음) 소행성 대부분 (75%) 차지 |
| S형 | 규소가 풍부 비교적 밝음 전체 소행성의 17% 차지 |
| M형 | 금속이 풍부 중간 정도 밝기 |
| SMASS 분류 | |
| 주요 그룹 | C형: 탄소질 소행성 S형: 규산염 소행성 X형: 금속성 소행성 (토렌스 분류의 M형 포함) |
| 기타 그룹 | A형, D형, E형, Q형, R형, T형, V형 |
| C형 소행성 상세 분류 (SMASS) | |
| B형 | C형과 유사, 더 강한 청색-자외선 흡수 특징 |
| C형 | "표준" 탄소질 소행성 |
| Cg형 | G형과 유사 |
| Ch형 | H형과 유사 |
| Cb형 | B형과 유사 |
| S형 소행성 상세 분류 (SMASS) | |
| A형 | 1 올리빈 특징 |
| Q형 | 1 감람석 및 휘석 특징, 스펙트럼은 운석과 유사 |
| R형 | 1 감람석 및 휘석 특징, Q형과 다름 |
| K형 | S형과 L형 사이의 낮은 흡수 스펙트럼 |
| L형 | 강한 적색 스펙트럼 |
| S형 | "표준" 규산염 소행성 |
| Sa형 | A형과 유사한 S형 |
| Sq형 | Q형과 유사한 S형 |
| Sr형 | R형과 유사한 S형 |
| Sk형 | K형과 유사한 S형 |
| Sl형 | L형과 유사한 S형 |
| X형 소행성 상세 분류 (SMASS) | |
| X형 | "표준" 금속성 소행성 |
| Xe형 | 강한 넓은 흡수 특징을 보이는 X형 |
| Xc형 | C형과 유사한 X형 |
| Xk형 | K형과 유사한 X형 |
| 기타 소행성 분류 (SMASS) | |
| A형 | 깊고 넓은 1 µm 감람석 특징 |
| D형 | 매우 붉은 스펙트럼, 낮은 알베도 |
| T형 | 중간 정도 붉은 스펙트럼, B, C, G형과 다름 |
| V형 | 베스타와 유사한 휘석 특징 |
| 관련 현상 | |
| 우주 풍화 | 소행성 표면의 스펙트럼 변화 |
2. 분류 체계
1973년 클락 채프먼, 데이비드 모리슨, 벤 젤르너는 소행성을 색상, 반사율, 분광형으로 나누어, 어두운 탄소질 소행성은 C형, 이산화 규소질(석질) 소행성은 S형, 둘 모두에 속하지 않는 소행성을 U형으로 분류했다. 이후 소행성 분류는 계속 발전했다.[3]
현재 여러 분류 체계가 존재하며, 서로 간의 일관성을 유지하려고는 하지만, 사용하는 접근 방식이 달라 분류 체계에 따라 소행성 분류가 달라지기도 한다. 가장 널리 사용되는 두 가지 분류 체계는 톨렌 분류와 SMASS 분류(버스 분류)이다.
| 톨렌 분류 | SMASSII (버스 분류) | 알베도 | 스펙트럼 특징 |
|---|---|---|---|
| A | A | 중간 | 0.75 μm 이전에서 매우 가파른 붉은색 기울기; 0.75 μm 이후에 중간 정도의 흡수 특징. |
| B, F | B | 낮음 | 선형적이며 일반적으로 특징이 없는 스펙트럼. 자외선 흡수 특징의 차이와 0.7 μm 부근의 좁은 흡수 특징의 존재 여부. |
| C, G | C, Cb, Ch, Cg, Chg | 낮음 | 선형적이며 일반적으로 특징이 없는 스펙트럼. 자외선 흡수 특징의 차이와 0.7 μm 부근의 좁은 흡수 특징의 존재 여부. |
| D | D | 낮음 | 매우 가파른 붉은색 기울기를 가진 비교적 특징이 없는 스펙트럼. |
| E, M, P | X, Xc, Xe, Xk | 낮음 (P)에서 매우 높음 (E)까지 | 일반적으로 붉은색 기울기를 가진 특징이 없는 스펙트럼; 미세한 흡수 특징 및/또는 스펙트럼 곡률 및/또는 최대 상대 반사율의 차이. |
| Q | Q | 중간 | 0.7 μm 이전에서 붉은색 기울기; 0.75 μm 이후에서 깊고 둥근 흡수 특징. |
| R | R | 중간 | 0.7 μm 아래에서 중간 정도의 붉은색 기울기; 0.75 μm 이후에서 깊은 흡수. |
| S | S, Sa, Sk, Sl, Sq, Sr | 중간 | 0.7 μm 아래에서 중간에서 가파른 붉은색 기울기; 0.75 μm 이후에서 중간에서 가파른 흡수; 0.73 μm에서 반사율의 피크. 버스(Bus) 하위 그룹은 S, A, K, L, Q, R 클래스 사이의 중간 단계. |
| T | T | 낮음 | 0.75 μm 이전에서 중간 정도의 붉은색; 이후 평평함. |
| V | V | 중간 | 0.7 μm 이전에서 붉은색; 0.75 μm 이후에서 극도로 깊은 흡수. |
| — | K | 중간 | 0.75 μm 이전에서 중간 정도의 붉은색 기울기; 부드럽게 각진 최대치와 0.75 μm 이후에서 평평하거나 푸른색을 띰, 곡률이 거의 또는 전혀 없음. |
| — | L, Ld | 중간 | 0.75 μm 이전에서 매우 가파른 붉은색 기울기; 0.75 μm 이후에서 평평함; 피크 수준의 차이. |
| — | O | — | 특이한 경향, 지금까지 매우 적은 수의 소행성에서 알려짐. |
그 외에, 1996년부터 2001년 사이에 라 실라 천문대의 ESO 1.52미터 망원경을 사용하여 820개의 소행성을 관측한 '''소천체 분광 관측 조사'''(S3OS2 또는 S3OS2, '''라자로 분류'''라고도 함)가 있다. 이 조사는 관측된 천체에 대해 톨렌 분류와 버스-빈젤(SMASS) 분류를 모두 적용했으며, 이 중 다수는 이전에 분류된 적이 없었다.
2009년 프란체스카 데메오등이 설계한 버스-데메오 분류도 있다.
2. 1. 톨른 분류
톨른 분류는 1984년 데이비드 톨른이 제안한 소행성 분류 방식으로, 1980년대에 진행된 팔색 소행성 탐색(ECAS)에서 측정한 넓은 스펙트럼(0.31 ~ 1.06 μm) 데이터와 반사율 자료를 토대로 하였다.[4] 이 분류법은 978개 소행성의 관측 결과를 바탕으로 만들어졌다.톨른 분류는 크게 C군, S군, X군의 3가지 대분류로 나뉘며, 총 14개의 분광형을 포함한다.
소행성의 분광형은 "SCTU"처럼 최대 4개의 문자로 표현될 수 있다. 스펙트럼 데이터가 일관되지 않을 때는 "I" 문자를 사용하는데, 이는 분광형을 나타내는 것이 아니다. 예를 들어, 515 아탈리아는 스펙트럼은 S군 특징을 보이지만, 반사율은 C군 특징을 보여 분류가 일치하지 않았다. 색상이 애매한 경우에는 "CG"나 "SCT"처럼 여러 분광형을 함께 지정하며, 가장 일치율이 높은 분류를 앞에 쓴다. 또한, 스펙트럼이 특이한 경우에는 "U"를, 잡광이 심한 경우에는 ":"를, 매우 심한 경우에는 "::"를 추가로 표기한다. 예를 들어, 화성 횡단 소행성 1747 라이트는 "AU:"로 표기되는데, 이는 A형 소행성에 속하지만 스펙트럼이 특이하고 잡광이 있다는 의미이다.
| 분광형 | 반사율 | 스펙트럼 상의 특징 |
|---|---|---|
| A | 중간 | 0.75 µm에서 짧은 파장 방향으로 붉은색 부분의 가파른 경사: 기울기 중간. 0.75 µm에서 긴 파장 방향으로 흡광 현상 나타남. |
| B, F | 낮음 | 일직선으로, 일반적으로 두드러지는 특징 없음. 0.7 µm 근방에서 UV 흡광 및 좁은 흡광 현상의 유무가 차이남. |
| C, G | 낮음 | 일직선으로, 일반적으로 두드러지는 특징 없음. 0.7 µm 근방에서 UV 흡광 및 좁은 흡광 현상의 유무가 차이남. |
| D | 낮음 | 붉은색 부분의 가파른 경사, 일반적으로 두드러지는 특징 없음. |
| E, M, P | 낮음(P)부터 높음(E)까지 다양 | 붉은색 부분의 경사, 일반적으로 두드러지는 특징 없음, 미묘한 흡광 현상, 스펙트럼 곡률, 최고점 상대 반사도에 차이가 있음. |
| Q | 중간 | 0.7 µm에서 짧은 파장 방향으로 붉은색 경사, 0.75 µm에서 긴 파장 방향으로 가파르고 둥근 흡광 현상. |
| R | 중간 | 0.7 µm에서 기울기 중간 붉은색 경사; 0.75 µm 방향으로 가파른 흡광 현상. |
| S | 중간 | 0.7 µm에서 아래로 기울기 중간 붉은색 경사, 0.75 µm에서 긴 파장 방향으로 기울기 중간 ~ 높음 인 흡광 현상, 0.73 µm에서 반사도 최상. |
| T | 낮음 | 0.75 µm에서 짧은 파장 방향으로 기울기 중간 붉은색 경사, 이후 평탄함. |
| V | 중간 | 0.7 µm에서 짧은 파장 방향으로 붉은색, 0.75 µm에서 긴 파장 방향으로 매우 가파른 흡광 현상. |
2. 1. 1. C군
탄소질 천체인 C군 소행성은 대체로 어둡다. 대부분 소행성은 C형(10 히기에이아) 및 C형보다 밝은 B형(2 팔라스)으로 나뉜다. F형(704 인테람니아), G형(1 세레스)은 더 희귀하다. D형(624 헥토르), T형(96 에글레)은 각각 목성 트로이군, 내부 소행성대에서 주로 발견된다.2. 1. 2. S군
S형 소행성(15 에우노미아, 3 유노)은 규산질([석질]) 물체이다. 이산화 규소로 이루어져 있으며, V형 소행성(4 베스타와 베스타족 천체), A형 소행성(246 아스포리나), Q형 소행성(1862 아폴로), R형 소행성(349 뎀보프스카) 등과 함께 석질 천체 그룹을 이룬다.톨렌 분류법에서 S형 소행성은 중간 정도의 알베도를 가지며, 0.7 µm보다 짧은 파장 측면에서 다소 급격한 적색 기울기를 갖는다. 0.75 µm보다 긴 파장 측면에서는 중간 정도에서 급격한 흡수를 가지며, 0.73 µm에서 반사율이 극대화된다. SMASS 분류법에서는 S형을 중심으로 A, K, L, Q, R형과의 중간형(Sa, Sk, Sl, Sq, Sr)으로 세분화한다.
2. 1. 3. X군
X형 소행성은 반사율에 따라 세 가지 하위 그룹으로 나눌 수 있다. 어두운 소행성은 반사율이 0.1 미만으로 C형 소행성 그룹과 관련이 있다. 반사율이 0.10에서 0.30인 "금속성" M형(16 프시케)과 "원시적인" P형(259 알레테이아, 190 이스메네)은 다르다. 가장 밝은 E형은 주로 소행성대 내부의 헝가리아족에서 많이 관측된다.2. 2. SMASS 분류
SMASS 분류는 2002년 쉘터 버스와 리차드 빈젤이 소행성대 소형 소행성 분광 탐색(SMASS)을 통해 제안한 분류 방식이다. 이 탐사는 1447개의 소행성을 조사하여, 이전의 ECAS 조사보다 더 정밀한 분광 자료를 얻었다. 이를 통해 소행성의 세밀한 분광형 분류가 가능해졌다.SMASS 분류는 톨른 분류와의 일관성을 최대한 유지하면서 26개의 분류로 소행성을 나누었다. 톨른 분류와 마찬가지로 대부분의 소행성은 C군, S군, X군에 속하며, 일부 특이한 소행성들은 다른 분류로 분류되었다.
SMASS 분류에는 톨른 분류에 없던 K형, L형, O형, Ld형 소행성이 새롭게 추가되었다.
| 종류 | 설명 |
|---|---|
| K형 | 181 유카리스, 221 에오스 등이 속함 |
| L형 | 83 베아트릭스 등이 속함 |
| O형 | 3628 보즈넴초바만이 속함 |
| Ld형 | L형 중 스펙트럼 상의 특징이 더 독특한 소행성 |
C군, S군, X군은 하위 분류로 더 세분화되었다.
2. 2. 1. C군
C-군에는 비-B 탄소질 물체의 가장 "표준"인 C형 소행성과 톨렌 B형 및 F형과 대체로 겹치는 "더 밝은" B형 소행성, 일반 C형과 B형 물체 사이를 전환하는 Cb형, 톨렌 G형과 다소 관련이 있는 Cg, Ch 및 Cgh형이 포함된다. "h"는 "수화된"을 의미한다.2. 2. 2. S군
S군은 규산염(돌) 성분의 소행성들로 구성되며, 가장 흔한 S형 소행성과 A형, Q형, R형을 포함한다. 새롭게 추가된 K형(181 에우카리스, 221 에오스)과 L형(83 베아트릭스)도 S군에 속한다. 또한, 일반적인 S형과 다른 유형들 사이의 중간적인 특성을 보이는 Sa, Sq, Sr, Sk, Sl형 소행성들이 있다.2. 2. 3. X군
X-군은 대부분 금속성 물체로, X형 소행성과 톨렌이 분류한 M, E 또는 P형을 포함한다. Xe, Xc, Xk형은 일반 X형과 E, C, K 클래스 간의 전환 유형이다.2. 2. 4. 기타
T형, D형, V형(4 베스타)이 있다. Ld형은 L형 소행성보다 더 극단적인 스펙트럼 특징을 가진 새로운 클래스이다. O형 소행성은 소행성 3628 보즈네므초바에만 지정된 새로운 클래스이다.2. 3. S3OS2 분류 (라자로 분류)
'''태양계 소천체 분광 탐색'''(Small Solar System Objects Spectroscopic Survey, S3OS2 (S3OS2), 라자로 분류)은 1996년부터 2001년까지 라 실라 천문대의 1.52미터 망원경을 사용해 820개의 소행성을 관측한 프로젝트이다. 이 탐색에서는 기존에 분류되지 않았던 소행성들에 톨른 분류와 SMASS 분류를 모두 적용하였다.S3OS2에서는 수분 변질을 의미하는 대역의 흡수선이 강한 소행성을 "Caa형"으로 분류했는데, 이는 톨른 분류의 C형, SMASS 분류의 Ch형(Cgh형, Cg형, C형)에 해당한다. Caa형 천체는 관측 대상 천체의 13%인 106개였다. 또한, S3OS2에서는 K형 소행성 분류를 처음으로 사용하였다.
2. 4. 버스-데메오 분류
버스-데메오(Bus-DeMeo) 분류는 2009년 프란체스카 데메오, 셸테 버스, 스티븐 슬리반이 고안한 소행성 분류 체계이다. 이 분류는 371개 소행성의 0.45 ~ 2.45 µm 파장에서 측정된 반사 스펙트럼 성질을 기준으로 하며, SMASS 분류를 바탕으로 소행성을 24종류로 분류하고, 이론에 근거하여 "Sv형"을 새로 추가하였다.2. 5. 색지수
측광계에서는 물체의 밝기를 여러 통과대역을 가진 필터를 통해 다르게 측정한다. UBV 측광계 체계에서는 다음 세 필터를 사용한다.
관측에서는 천체의 밝기를 다양한 필터로 여러 번 측정하며, 필터에 따른 밝기 차이를 색지수라고 부른다. B-V 또는 U-B가 가장 널리 사용된다. 여기에 더해 적색(R)과 적외선(I)도 사용해 V-R, V-I, R-I 색지수도 사용되며, V-R-B-I 색지수는 실제 관측에서 몇 분 내로 얻어낼 수 있다.
현재는 1990년대 진행된 분광형 측정에 따른 분류가 표준이며, 소행성 분류는 미래에 연구가 진행됨에 따라 변경 및 대체될 수도 있다. 과학자들은 더 나은 분광 분류 체계를 아직 정하고 있지 못하며, 이는 소행성 다수에서 자세한 자료를 많이 얻는 것이 힘들기 때문이다.
C형 소행성은 탄소질 콘드라이트 운석과 관련이 있다.[1] S형 소행성은 석질 운석과 관련이 있다.[1] M형 소행성은 철 운석과 관련이 있다.[1] V형 소행성은 HED 운석과 관련이 있다.[1]
[1]
서적
Asteroids – Astronomical and Geological Bodies
Cambridge University Press
2016
3. 평가
소행성 분류 일부는 운석 분류와 관련이 있다.
이러한 분류 체계는 추가 연구가 진행됨에 따라 개선되거나 대체될 것으로 예상된다. 그러나 현재로서는 1990년대의 두 가지 저해상도 분광 관측 조사를 기반으로 한 분광 분류가 여전히 표준으로 사용된다. 과학자들은 더 나은 분류 체계에 대해 합의를 이루지 못했는데, 이는 주로 대규모 소행성 표본에 대해 일관성 있게 상세한 측정을 얻는 것이 어렵기 때문이다. 예를 들어 더 높은 해상도의 스펙트럼이나 밀도와 같은 비스펙트럼 데이터가 매우 유용할 것이다.
2018년 시점에서는 40만 개 이상이 확인된 소행성 중 분광 관측을 기반으로 스펙트럼 분류가 이루어지고 있는 것은 수만 개 정도이다. 그러나 다양한 서베이 관측이 이루어지고 있으며, 분류가 이루어지고 있는 소행성의 개수는 증가하고 있다.
4. 운석 분류와의 연관성
참조
[2]
서적
Asteroids – Astronomical and Geological Bodies
Cambridge University Press
2016
[3]
서적
Asteroids – Astronomical and Geological Bodies
Cambridge University Press
2016
[4]
서적
Asteroids II
https://archive.org/[...]
University of Arizona Press
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