K형 주계열성

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1. 개요
2. 명칭
3. 분광 표준성
4. 특징
5. 행성
- 5.1. 방사선 위험
6. 거주 가능성
7. 예
참조

1. 개요

K형 주계열성은 현대 용어에서 다양한 명칭으로 불리며, 분광형에 따라 분류된다. 이들은 외계 생명체 탐색에 유망한 후보로, 태양보다 수명이 길고 자외선 방출이 적어 생명체 형성에 유리한 환경을 제공한다. 또한, K형 주계열성은 G형 항성보다 많아 행성 탐색이 용이하며, M형 항성보다 생명체 거주 가능성이 높다. 센타우루스자리 알파 B, 에리다누스자리 엡실론 등 가까운 K형 별에서 행성이 발견되기도 했다.

2. 명칭

현대 K형 주계열성에 적용되는 명칭은 다양하다. 후기 K형 왜성은 보통 초기 및 중기 M형 항성과 함께 적색왜성으로 분류되지만,^[3] 다른 경우에는 적색왜성이 M형 항성으로만 제한되기도 한다.^[4]^[5] 어떤 경우에는 모든 K형 항성이 적색왜성에 포함되기도 하고,^[6] 때로는 그보다 더 이른 형의 항성까지 포함하기도 한다.^[7] '오렌지색 왜성'이라는 용어는 종종 초기 K형 항성에 적용되지만,^[8] 어떤 경우에는 모든 K형 주계열성에 사용되기도 한다.^[9]

3. 분광 표준성

1953년 존슨과 모건은 K형 왜성의 분광 표준성 12개를 제시했다.^[27] 이 중 현재까지 변경 없이 사용되는 주요 MK 표준성은 다음과 같다.^[11]

에리다누스자리 엡실론 (K2 V)^[28]
백조자리 61 A (K5 V)^[28]

그 외 주요 MK 표준성은 다음과 같다.^[12]

땅꾼자리 70 A (K0 V)
물고기자리 107 (K1 V)
HD 219134 (K3 V)
남쪽물고기자리 TW (K4 V)
HD 120467 (K6 V)
백조자리 61 B (K7 V)^[29]

1953년 존슨·모건의 논문,^[30] 1989년 키넌·맥닐의 논문^[29] 등 일부 문헌에서의 분광형 예시에 기초하여 많은 논문 저자들은 K7 V와 M0 V 사이에 하위 분류 단계가 하나만 있다고 간주했기에 K8 또는 K9 V 분광형을 거의 언급하지 않았다. 그러나 최근 논문에서 K8 V는 HIP 111288, K9 V는 HIP 3261이 분광 표준성으로 제시되었다.^[31]

4. 특징

K형 주계열성은 태양보다 작고 어둡고 차갑지만, M형 주계열성(적색왜성)보다는 크고 밝고 뜨겁다. K형 주계열성은 질량이 작고 천체 중심부에서의 핵융합 속도가 느려, 태양(약 100억~120억 년)보다 훨씬 긴 수명(약 170억 ~ 700억 년)을 가진다.^[24] 이는 항성 주위의 행성계에 탄생할 수 있는 생명에게 진화의 여유 시간을 길게 제공하며, 외계 생명체 탐사의 대상으로 높은 관심을 받고 있다.

K형 주계열성은 태양과 같은 G형 주계열성보다 자외선을 적게 복사하며, 자외선은 DNA에 손상을 입혀 핵산 기반 생명체가 태어나는 것을 방해할 수 있다.^[25] 또한, K형 주계열성은 G형 주계열성보다 약 3배에서 4배 더 많이 존재하기 때문에, 행성 탐사가 더 용이하다.^[26]

M형 주계열성들 역시 매우 많이 존재하지만, 이들 주위를 도는 행성은 어머니 항성에 조석 고정되어 있을 확률이 높으며, 항성 플레어가 행성 표면을 쉽게 타격하여 생명체가 자라나는 것을 더욱 어렵게 만든다. K형 주계열성은 M형보다 더 뜨겁기 때문에 생명체 거주가능 영역은 별로부터 더 멀고 폭은 훨씬 더 넓다.

이러한 이유로 K형 주계열성은 외계 행성 및 외계 생명체 탐사에 있어 가장 선호받는 부류이다. 행성 탐사는 주로 K6 V ~ K9 V(K7.5 V가 가장 선호받는 분광형임.)를 대상으로 이뤄진다.

전형적인 K형 주계열성의 특징은 다음 표와 같다.^[1]

전형적인 K형 주계열성의 특징
분광형	질량 ()	반지름 ()	광도 ()	유효 온도 (K)	색지수 (B − V)
K0V	0.88	0.813	0.46	5,270	0.82
K1V	0.86	0.797	0.41	5,170	0.86
K2V	0.82	0.783	0.37	5,100	0.88
K3V	0.78	0.755	0.28	4,830	0.99
K4V	0.73	0.713	0.20	4,600	1.09
K5V	0.70	0.701	0.17	4,440	1.15
K6V	0.69	0.669	0.14	4,300	1.24
K7V	0.64	0.630	0.10	4,100	1.34
K8V	0.62	0.615	0.087	3,990	1.36
K9V	0.59	0.608	0.079	3,930	1.40

개정된 예르크스 아틀라스 체계(Johnson & Morgan 1953)^[10]는 12개의 K형 왜성 분광 표준성을 제시했지만, 이 중 일부는 현재 표준으로 남아 있지 않다. 수년에 걸쳐 변하지 않고 남아 있는 K형 주계열성 왜성들 중 MK 분류 시스템의 "기준점"은 다음과 같다.^[11]

용자리 시그마 (K0 V)
에리다누스자리 엡실론 (K2 V)
백조자리 61 A (K5 V)

다른 주요 MK 표준성은 다음과 같다.^[12]

뱀주인자리 70 A (K0 V)
물고기자리 107 (K1 V)
HD 219134 (K3 V)
남쪽물고기자리 TW (K4 V)
HD 120467 (K6 V)
백조자리 61 B (K7 V)

일부 참고 자료에서^[13]^[12] K7 V와 M0 V 사이의 단계를 단일 세분으로 간주하며, K8 및 K9 분류는 거의 볼 수 없다. HIP 111288 (K8V) 및 HIP 3261 (K9V)과 같은 몇 가지 예가 정의되고 사용되었다.^[14]

에리다누스자리 ε별, HD 192310, 글리제 86, 물고기자리 54번 별 등 몇몇 매우 근접한 K형 별 주위에서는 행성이 발견되었다.

5. 행성

K형 주계열성은 외계 생명체 탐색에 있어 유력한 후보로 꼽힌다.^[24] 이들은 주계열 단계에 매우 오랫동안(약 150억~700억 년, 태양은 약 100억 년) 머물러 암석 행성 표면에 생명체가 탄생하고 진화할 충분한 시간을 제공한다. 또한, 태양과 같은 G형 주계열성보다 자외선을 적게 방출하여 DNA 손상을 줄여 핵산 기반 생명체가 탄생하기 유리한 환경을 조성한다.^[25]

K형 주계열성은 G형 주계열성보다 3~4배 더 많아 행성을 찾기 쉽다.^[26] M형 주계열성(적색왜성)은 생명체 거주가능 영역 내 행성이 조석 고정될 가능성이 높고, 항성 플레어가 빈번하여 생명체 존재에 불리하지만, K형 주계열성은 이러한 문제점이 적다. K형 주계열성의 생명체 거주가능 영역은 M형 주계열성보다 더 멀리, 더 넓게 형성되어 생명체 탄생 가능성을 높인다.

이러한 이유로 K형 주계열성은 외계 행성 및 외계 생명 탐사에 있어 가장 적합한 대상 중 하나로 여겨진다. 에리다누스자리 ε별, HD 192310, 글리제 86, 물고기자리 54번 별 등에서 K형 주계열성 주위를 도는 행성이 발견되었다.

5. 1. 방사선 위험

K형 항성의 총 자외선 출력이 낮지만, 행성이 생명체가 살 수 있는 온도를 유지하려면 K형 항성에 더 가까이 공전해야 하므로, 낮은 자외선 출력의 이점이 상쇄되거나 반전될 수 있다. 또한 K형 왜성은 G형 항성보다 무겁거나 초기 M형 왜성보다 가벼운 항성보다 초기 주계열성 단계에서 훨씬 더 오랫동안 위험할 정도로 높은 수준의 X선과 극자외선(FUV) 방사선을 방출한다는 증거가 늘어나고 있다.^[19] 이러한 장기간의 방사선 포화 기간은 K형 왜성 주위의 생명체 거주 가능 영역 내부를 공전하는 지구형 행성의 대기를 파괴하거나, 생명체 발생을 불가능하게 만들거나, 적어도 지연시킬 수 있다.^[19]^[20]

6. 거주 가능성

K형 주계열성은 외계 생명을 찾는 데 있어 특히 많은 관심을 받는 대상인데,^[24] 그 이유는 이들이 주계열 단계에서 매우 오랫동안 머무를 수 있기 때문이다. (대략 150억 ~ 700억 년. 태양은 약 100억 년) 질량이 작아 오래 살기 때문에 암석 행성 표면에 생명체가 자라나는 데 충분한 시간을 줄 수 있다. 덤으로 K형 주계열성은 태양과 같은 G형 주계열성보다 자외선을 적게 복사하며,(자외선은 DNA에 손상을 입혀 핵산 기반 생명체가 태어나는 것을 방해할 수 있다.)^[25] G형 주계열성보다 수효가 3~4배 많아 행성을 찾기가 보다 쉽다.^[26]

K형 주계열성보다 차가운 M형 주계열성(적색왜성)들 역시 그 수는 매우 많으나, 이들 주위를 도는 행성은 어머니 항성에 조석 고정이 되어 있을 확률이 높으며, 이들 행성 표면을 항성 플레어가 쉽게 때려 생명체가 자라나는 것을 더욱 어렵게 만든다. K형 주계열성은 M형 주계열성보다 더 뜨겁기 때문에 생명체 거주가능 영역은 별로부터 더 멀고 폭은 훨씬 더 넓다. 이런 이유들 때문에 K형 주계열성은 외계 행성 및 외계 생명 탐사에 있어 가장 선호받는 부류이다.

지구에서 가까운 K형 주계열성들 중 행성을 거느리는 것으로 확인된 것으로 센타우루스자리 알파 B, 에리다누스자리 엡실론, HD 192310, 글리제 86, 물고기자리 54 등이 있다.

7. 예

이름	바이어 기호	분광형	질량(태양=1)	거리(광년)	비고
센타우루스자리 알파 B	센타우루스자리 알파 B	K2IV-V	0.87	4.4
인디언자리 엡실론	인디언자리 엡실론	K4.5V	0.77	11.8

참조

_[1] 웹사이트 A Modern Mean Dwarf Stellar Color and Effective Temperature Sequence http://www.pas.roche[...] 2022-05-14
_[2] SIMBAD Alpha Centauri B 2019-06-05
_[3] 논문 Red Dwarf Stars: Ages, Rotation, Magnetic Dynamo Activity and the Habitability of Hosted Planets
_[4] 논문 Habitability of planets around red dwarf stars
_[5] 논문 White Dwarf-Red Dwarf Systems Resolved with the Hubble Space Telescope. I. First Results
_[6] 논문 A spectroscopic survey of red dwarf flare stars
_[7] 논문 Starspots and active regions on the emission red dwarf star LQ Hydrae
_[8] 논문 About Exobiology: The Case for Dwarf K Stars
_[9] 서적 Under a Crimson Sun
_[10] 논문 Fundamental stellar photometry for standards of spectral type on the Revised System of the Yerkes Spectral Atlas
_[11] 논문 Anchor Points for the MK System of Spectral Classification
_[12] 논문 The Perkins Catalog of Revised MK Types for the Cooler Stars
_[13] 논문 Fundamental stellar photometry for standards of spectral type on the Revised System of the Yerkes Spectral Atlas
_[14] 논문 Intrinsic Colors, Temperatures, and Bolometric Corrections of Pre-main-sequence Stars
_[15] 잡지 Orange stars are just right for life https://www.newscien[...] 2019-06-05
_[16] 보도자료 "Goldilocks" stars may be "just right" for finding habitable worlds https://www.nasa.gov[...] NASA Goddard SFC 2022-12-06
_[17] 잡지 Orange stars are just right for life https://www.newscien[...] 2019-06-05
_[18] 논문 Superhabitable worlds
_[19] 논문 HAZMAT. VIII. A spectroscopic analysis of the ultraviolet evolution of K stars: Additional evidence for K dwarf rotational stalling in the first gigayear American Astronomical Society 2022-04-26
_[20] 웹사이트 What UV radiation from the 'Goldilocks' stars could really mean https://www.slashgea[...] 2022-05-14
_[21] 웹사이트 A Modern Mean Stellar Color and Effective Temperatures (Teff) # Sequence for O9V-Y0V Dwarf Stars http://www.pas.roche[...] 2011
_[22] 논문 Empirical bolometric corrections for the main-sequence
_[23] SIMBAD Alpha Centauri B and Epsilon Indi http://simbad.u-stra[...] 2007-06-19
_[24] 웹인용 Orange stars are just right for life https://www.newscien[...] New Scientist 2016-05-29
_[25] 웹사이트 Super-habitable world may exist near Earth http://www.astrobio.[...] 2015-02-08
_[26] 웹사이트 Orange stars are just right for life https://www.newscien[...] 2009-05-06
_[27] 논문 Fundamental stellar photometry for standards of spectral type on the revised system of the Yerkes spectral atlas
_[28] 웹사이트 MK ANCHOR POINTS http://www.astro.uto[...]
_[29] 논문 The Perkins Catalog of Revised MK Types for the Cooler Stars
_[30] 논문 Fundamental stellar photometry for standards of spectral type on the revised system of the Yerkes spectral atlas
_[31] 논문 Intrinsic Colors, Temperatures, and Bolometric Corrections of Pre-main-sequence Stars

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