빨간 별, 파란 별은 있는데 초록별만 없었던 진짜 이유
원본 영상: 빨간 별, 파란 별은 있는데 초록별만 없었던 진짜 이유
채널: 안될과학 Unrealscience
초록빛을 내는 것과 초록색으로 보이는 것은 다르다
밤하늘에는 붉은 별도 있고 푸른 별도 있다. 별의 색이 온도에 따라 달라진다면, 그 사이 어딘가에는 초록색으로 빛나는 별도 있어야 할 것 같다. 그런데 초록별은 왜 좀처럼 보이지 않을까?
영상은 별빛의 전체 분포와 사람의 색 지각에서 답을 찾는다. 별은 한 가지 파장의 빛만 내지 않는다. 여러 파장의 빛을 함께 내며, 사람의 눈은 그 빛이 섞인 결과를 색으로 받아들인다. 따라서 가장 강한 빛의 파장이 초록 영역에 있다는 사실만으로 별 전체가 초록색으로 보이지는 않는다.
태양빛도 마찬가지다. 영상은 태양빛의 세기가 초록 부근에서 가장 높더라도, 다른 파장의 빛이 함께 섞이므로 전체적으로 초록색이 되지는 않는다고 설명한다.
일반적인 별에서 초록색이 두드러지기 어려운 이유
영상은 온도에 따른 별빛의 분포를 설명하는 기준으로 ‘흑체’를 소개한다. 중요한 점은 온도가 바꾸는 것이 단 하나의 색이 아니라 빛의 전체 분포라는 것이다. 붉은 쪽과 푸른 쪽의 빛이 차지하는 비율에 따라 별의 색도 달라진다.
초록빛은 가시광선의 가운데 부근에 있다. 흑체의 빛은 넓은 파장 범위에 걸쳐 나오므로, 분포의 봉우리가 초록 영역에 놓이면 양옆의 붉은빛과 푸른빛도 함께 많이 나온다. 초록빛만 압도적으로 두드러지기 어려운 이유다.
01:43 - 태양빛의 봉우리가 초록 부근에 있어도 전체 빛은 초록색으로 보이지 않는 이유
03:14 - 초록 영역 양옆의 붉은빛과 푸른빛도 함께 많이 나오는 흑체의 빛 분포
이 때문에 초록빛을 많이 내는 별이라도 사람이 느끼는 전체 색은 초록색과 다를 수 있다. 영상은 여기서 질문을 한 걸음 더 옮긴다. 다른 영역의 빛이 약해져 초록빛이 상대적으로 두드러진다면, 별이 초록색으로 보일 수도 있지 않을까?
연둣빛으로 보일 수 있는 백색왜성
영상은 사람 눈에 연둣빛으로 보일 수 있다고 계산된 백색왜성을 소개한다. 이 사례의 핵심은 밀도 높은 대기가 빛의 조합을 바꾼다는 데 있다. 온도만으로 예상한 색과 실제로 빠져나오는 빛의 색이 달라질 수 있다는 것이다.
여기서 말하는 색은 관측한 스펙트럼과 대기 모형을 바탕으로 계산한 결과다. 별을 충분히 가까이에서, 색을 구분할 수 있는 조건으로 보았을 때 어떻게 느껴질지를 다룬다.
05:57 - 색을 구분할 수 있는 조건에서 백색왜성이 어떻게 보일지 계산하는 연구 방법
가느다란 흡수선이 넓은 띠로 번지다
별빛이 대기를 통과할 때 특정 파장의 빛이 흡수되면, 스펙트럼에 흡수선이 나타난다. 영상은 이 백색왜성의 빽빽한 대기에서 헬륨 입자와 소듐 원자의 상호작용으로 빛을 흡수하는 범위가 넓어진다고 설명한다. 가느다란 줄이었던 흡수선이 넓은 띠로 번지는 것이다.
이처럼 다른 파장 영역의 빛이 넓게 약해지면, 빠져나오는 빛에서 초록 부근의 비중이 상대적으로 커질 수 있다. 영상이 소개하는 초록빛은 이런 빛의 조합에 사람의 색 지각을 적용한 결과다.
중심과 가장자리의 색도 달라진다
영상은 별의 원반을 대기 모형으로 재현했을 때 위치에 따라 색과 밝기가 달라진다고 설명한다. 가운데는 연한 초록색이고, 가장자리로 갈수록 색이 옅어진다.
이 설명은 별을 하나의 색으로만 표현하는 데서 더 나아가, 같은 별에서도 보이는 위치에 따라 색이 달라질 수 있음을 보여준다.
대부분의 백색왜성은 흑체의 색에 가깝다
특이한 색의 사례가 있다고 해서 모든 백색왜성이 그런 것은 아니다. 영상에서 소개한 가까운 백색왜성 표본의 색 계산에서는 대부분이 흑체가 나타낼 수 있는 색에 가까웠다.
초록빛 사례가 보여주는 것은 별의 색에 온도 외의 조건도 영향을 줄 수 있다는 점이다. 대기의 밀도와 성분이 특정 영역의 빛을 얼마나 흡수하느냐에 따라, 전체 색이 달라질 수 있다.
대기의 원소에서 주변 암석 천체의 흔적으로
영상은 별의 색을 바꾸는 대기 성분에서 그 물질의 출처로 이야기를 넓힌다. 백색왜성의 대기에 있는 원소는 주변 암석 천체에서 유입된 물질의 흔적일 가능성이 있다.
대기의 원소를 분석하고 원소마다 가라앉는 속도를 고려하면, 별로 들어온 물질의 성분을 거꾸로 추정할 수 있다. 백색왜성의 대기가 주변 천체를 알아보는 단서가 되는 셈이다.
다만 물질의 성분을 알아내는 것과 그 물질이 암석 천체의 어느 부분에서 왔는지 판별하는 것은 별개의 문제다. 영상은 유입된 물질이 암석 천체의 지각 조각이었는지까지 판단하려면 더 정밀한 측정이 필요하다고 설명한다.
별의 색에 담긴 정보
“초록별은 왜 없을까?”라는 질문은 별이 내는 빛의 분포와 사람이 색을 느끼는 방식으로 이어진다. 일반적인 별은 초록 부근의 빛이 강해져도 다른 파장의 빛을 함께 내므로 초록색이 두드러지기 어렵다. 반면 영상이 소개한 백색왜성에서는 대기의 흡수가 빛의 조합을 바꾸어 연둣빛으로 보일 가능성을 만든다.
이 사례에서 별의 색은 온도를 넘어 대기의 상태와 성분, 주변 암석 천체가 남긴 흔적을 살펴보는 단서가 된다. 화자는 앞으로 더 많은 백색왜성의 스펙트럼을 확보하면 초록색이나 분홍색처럼 특이한 색을 띠는 사례를 더 찾을 수 있으리라고 전망한다.
출처
안될과학 Unrealscience — 빨간 별, 파란 별은 있는데 초록별만 없었던 진짜 이유