별의 색깔과 온도 — 별빛은 온도계입니다
어떤 별은 붉고 어떤 별은 푸릅니다. 별의 색은 단순한 겉모습이 아니라 표면 온도를 알려 주는 정확한 온도계입니다. 색과 온도, 그리고 별을 분류하는 스펙트럼형 이야기입니다.
불에 달군 쇠처럼
대장간에서 쇠를 불에 넣으면 처음엔 어두운 붉은색으로 달아오르다가, 더 뜨거워지면 주황·노랑을 거쳐 마침내 눈부신 흰색·푸른빛으로 변합니다. 별도 똑같습니다. 뜨겁게 타는 물체가 내는 빛의 색은 오로지 그 「온도」로 결정되며, 별의 색은 곧 별 표면의 온도를 그대로 보여 줍니다.
그래서 붉은 별은 상대적으로 「차가운」 별이고, 푸른 별이 가장 뜨거운 별입니다. 우리 눈에는 반짝이는 흰 점처럼 보여도, 자세히 보면 별마다 미묘하게 다른 색을 띠고 있습니다.
별의 스펙트럼형 — O B A F G K M
천문학자들은 별을 표면 온도(색)에 따라 일곱 등급으로 나누고, 뜨거운 것부터 O·B·A·F·G·K·M 형이라 이름 붙였습니다. O형은 3만 도가 넘는 청백색 별이고, M형은 3천 도 안팎의 붉은 별입니다. 영어권에서는 이 순서를 "Oh, Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me"라는 문장으로 외우곤 합니다.
우리 태양은 표면 온도 약 5,500도의 G형 노란 별로, 이 사다리의 한가운데쯤에 있습니다. 겨울철 오리온자리에서는 이 차이를 맨눈으로도 확인할 수 있습니다 — 왼쪽 위의 붉은 베텔게우스(M형)와 오른쪽 아래의 푸른 리겔(B형)을 나란히 비교해 보세요.
색과 밝기를 함께 보면 — 별의 일생
20세기 초 천문학자들은 별의 색(온도)을 가로축에, 실제 밝기를 세로축에 놓고 별들을 점으로 찍어 보았습니다. 그러자 별들이 아무렇게나 흩어지지 않고 뚜렷한 띠와 무리를 이룬다는 사실이 드러났습니다. 이 그림을 두 학자의 이름을 따 「헤르츠스프룽–러셀 도표(H–R도)」라 부릅니다.
대부분의 별은 왼쪽 위(뜨겁고 밝은 별)에서 오른쪽 아래(차갑고 어두운 별)로 이어지는 「주계열」이라는 띠 위에 놓입니다. 별은 일생의 대부분을 이 띠 위에서 보내다가, 늙으면 부풀어 오른 붉은 거성이 되어 오른쪽 위로, 마지막엔 작고 뜨거운 백색왜성이 되어 왼쪽 아래로 옮겨 갑니다. 별의 색 하나에 그 별의 온도와 나이, 운명까지 담겨 있는 셈입니다.