적색거성가지의 첨단부
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1. 개요
적색거성가지의 첨단부(TRGB)는 헤르츠스프룽-러셀 도표에서 별의 진화 궤도에 나타나는 급격한 불연속 지점이다. 별의 헬륨 핵융합 시작으로 인해 발생하며, I 밴드(적외선)에서 측정 시 금속 함량이나 질량에 따른 광도 변화가 거의 없어 절대 등급 -4.0±0.1의 표준 촉광으로 사용된다. TRGB는 주로 오래된 별 무리인 인구 II의 별을 사용하며, 이를 통해 거리를 측정하는 데 유용하게 활용된다.
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| 적색거성가지의 첨단부 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 별의 후기 단계 |
| 관련 천체 | 거성 |
| 특징 | H-R 다이어그램에서 적색 거성 가지의 가장 밝은 부분, 거리 지수로 사용 |
| 설명 | |
| 정의 | 별이 주계열 단계를 마치고 수소 핵융합을 멈춘 후 겪는 진화 단계의 한 지점 헬륨 섬광이 발생하기 전 적색 거성의 최대 광도점 |
| 진화 과정 | 중심핵에서 수소가 고갈되면 별은 수축하기 시작 수축으로 인해 중심핵 주변의 수소 껍질이 가열되어 수소 껍질 융합이 시작됨 별은 팽창하고 표면 온도는 낮아져 적색 거성이 됨 H-R 다이어그램에서 별은 우측 상단으로 이동하며, 이를 적색 거성 가지라고 함 |
| 첨단부 도달 | 적색 거성 가지를 따라 진화하면서 별의 광도는 증가 광도가 특정 값에 도달하면 별의 중심핵에서 헬륨 섬광이 발생하여 헬륨 핵융합이 시작됨 이 지점을 적색 거성 가지의 첨단부라고 함 |
| 광도 일정성 | 적색 거성 가지 첨단부의 광도는 항성 종족 II 별에 대해 비교적 일정함 이 특성을 이용하여 거리 지수로 활용 |
| 거리 측정 | 적색 거성 가지 첨단부의 겉보기 밝기를 측정하고, 알려진 절대 광도와 비교하여 거리를 추정 허블 상수 및 우주의 나이를 결정하는 데 사용됨 |
| 활용 | |
| 거리 지수 | 국부 은하군 및 그 너머의 은하까지의 거리를 측정하는 데 사용 |
| 장점 | 비교적 밝아서 먼 거리에서도 관측 가능 항성 종족 II 별에서 광도가 일정하여 거리 측정에 용이 |
| 응용 분야 | 우주 거대 구조 연구 은하 진화 연구 우주론 연구 |
| 관측 | 허블 우주 망원경과 같은 강력한 망원경을 사용하여 관측 겉보기 등급을 측정하여 거리를 추정 |
| 참고 문헌 | |
2. TRGB의 원리
헤르츠스프룽-러셀 도표(HR 도표)는 별의 광도와 표면 온도를 나타낸 도표이다. 태양과 같은 별은 중심에서 수소를 연소하는 단계에서 HR 도표에 주계열성이라는 대각선 띠를 따라 나타난다. 중심의 수소가 고갈되면, 껍질에서 수소 핵융합으로 에너지가 생성된다. 별의 중심부는 헬륨 "재"를 축적하고, 별은 HR 도표의 진화 가지를 따라 오른쪽 위로 이동한다. 즉, 표면 온도는 감소하고 표면적이 증가함에 따라 별의 총 에너지 출력(광도)이 증가한다.[2]
별의 중심에 있는 헬륨은 삼중 알파 과정을 통해 핵융합을 시작할 수 있는 온도와 압력에 도달한다. 태양 질량의 1.8배 미만인 별의 경우, 헬륨 섬광이라는 과정으로 발생한다. 별의 진화 궤도는 새로운 평형 상태에서 표면 온도가 증가함에 따라 HR 도표의 왼쪽으로 이동한다. 그 결과 HR 도표에서 별의 진화 궤도에 급격한 불연속성이 나타나는데, 이를 적색 거성 가지의 첨단부라고 한다.[2]
I 밴드(적외선)에서 TRGB에 있는 멀리 떨어진 별을 측정하면, 헬륨보다 무거운 원소 (금속 함량) 또는 질량에 대한 광도가 다소 무관하다. 이 별들은 I 밴드의 절대 등급이 –4.0±0.1인 표준 촉광이다.[3] TRGB 지표는 오래된 별의 집단(인구 II)의 별을 사용한다.[4]
2. 1. 헤르츠스프룽-러셀 도표 (HR 도표)
2. 2. 별의 진화 과정
2. 3. TRGB의 특징
헤르츠스프룽-러셀 도표(HR 도표)에서 별의 진화 궤도에 급격한 불연속성이 나타나는 지점을 적색 거성 가지의 첨단부(TRGB)라고 한다.[2] I 밴드(적외선)에서 TRGB를 측정하면, 헬륨보다 무거운 원소 (금속 함량)나 질량에 대한 광도가 크게 변하지 않는다. TRGB의 절대 등급은 –4.0±0.1로, 표준 촉광으로 사용되어 거리를 측정하는 데 유용하다.[3] TRGB 지표는 주로 오래된 인구 II 별을 사용한다.[4]3. TRGB를 이용한 거리 측정
헤르츠스프룽-러셀 도표(HR 도표)에서 별의 진화 궤도에 나타나는 급격한 불연속성인 적색거성가지의 첨단부(TRGB)는 거리 측정에 유용한 도구이다. I 밴드(적외선)에서 TRGB에 있는 멀리 떨어진 별을 측정하면, 헬륨보다 무거운 원소 (금속 함량)나 질량에 대한 광도가 크게 변하지 않고, 절대 등급이 -4.0±0.1인 표준 촉광으로 나타난다.[3]
태양과 같은 별은 중심 수소 연소 단계에서 HR 도표에 주계열성으로 나타나고, 중심의 수소가 고갈되면 껍질에서 수소 핵융합으로 에너지를 생성한다. 별은 HR 도표의 진화 가지를 따라 오른쪽 위로 이동하며, 표면 온도는 감소하고 광도는 증가한다.[2] 태양 질량의 1.8배 미만인 별은 헬륨 섬광 과정을 통해 중심에서 헬륨 핵융합을 시작하고, 별의 진화 궤도는 HR 도표의 왼쪽으로 이동하며, 이 과정에서 TRGB가 나타난다.[2]
TRGB 지표는 오래된 별의 집단(항성종족 II)의 별을 사용하기 때문에, 항성종족에 따른 영향을 적게 받는다는 장점이 있다.[4]
4. 한국 천문학계의 TRGB 연구
5. TRGB 연구의 의의 및 전망
참조
[1]
논문
Tip of the red giant branch distances to the dwarf galaxies dw1335-29 and dw1340-30 in the Centaurus group
2018
[2]
서적
Stellar evolution
A K Peters, Ltd.
1994
[3]
간행물
The Tip of the Red Giant Branch as a Population II Distance Indicator
Dordrecht, Boston: Kluwer Academic
1999
[4]
abstract
A Database of Cepheid Distance Moduli and Tip of the Red Giant Branch, Globular Cluster Luminosity Function, Planetary Nebula Luminosity Function, and Surface Brightness Fluctuation Data Useful for Distance Determinations
2000
[5]
서적
별의 진화
A K Peters, Ltd.
1994
[6]
간행물
종족 II 거리 지표로서의 적색거성가지의 첨단부
Dordrecht, Boston: Kluwer Academic
1999
[7]
저널
거리 측정에 유용한 세페이드 거리지수 및 적색거성가지의 첨단부, 구상성단의 광도 함수, 행성상성운의 광도 함수, 표면밝기 요동 자료 저장소
2000
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