별의 진화 :우주를 바꾼 다이어그램

과학에서 큰 도약은 종종 명백한 질문을하고 그들에게 대답 할 수있는 독창적 인 방법을 제시하는 경우가 종종 있으며, 천문학 자들은 전통적인 의미에서 실험을 수행 할 수없는 천문학 자들에게는 대다수의 우주가 손이 닿지 않는 곳에 있기 때문입니다. 이것은 특히 사실입니다. 그들은 먼 천상의 대상에서 빛의 형태로 이미 지구에 도착한 정보를 활용하는 새롭고 혁신적인 방법을 찾는 데 의존해야합니다.

예를 들어 별을 잠깐 눈에 띄게하고 세 가지가 즉시 눈에 띄게 눈에 띄는 것입니다. 하늘을 가로 질러 흩어져 있으며 밝기가 크게 다양하며 강렬한 블루와 흰색과 화이트에 이르기까지 색이 다릅니다.

이러한 속성은 간과하기 쉽지만, 함께 Hertzsprung-Russell 다이어그램을 만드는 데 중요한 역할을했습니다. 별의 물리적 특성뿐만 아니라 과거의 역사와 미래의 진화를 드러내는 기만적으로 간단한 차트입니다. 이 이야기는 하늘에서 가장 유명한 스타 클러스터 인 Pleiades로 시작됩니다.

Pleiades는 위대한 충전 황소 별자리 황소의 어깨를 표시하며, 북부 겨울 동안 밤하늘에서 틀림없는 광경입니다. 가을과 겨울에, 그들을 독특한 생선 모양의 빛의 덩어리로, 늦은 저녁에 동부 하늘로 올라갑니다.

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고대 그리스 신화의 일곱 자매의 이름을 따서 명명 되었음에도 불구하고, 종종 6 개의 별만이 평범한 시력을 가진 사람들에게 육안으로 볼 수 있다고 말하지만, 몇 명의 날카로운 스타 가저가 더 많이보고되었습니다.

자매들은 첫 번째 망원경의 명백한 목표였으며, 시간을내어 생각하는 대부분의 사람들은 우연히 발생하는 그러한 정렬이 거의 가능하지 않다는 것을 깨달았습니다. 1767 년 영국 성직자이자 철학자 존 미첼은 그 숫자를 위기에 처해서 기회 조정 가능성이 1 백만 분의 1이라고 발표했다.

당시의 기술로 Pleiades (현재 약 450 광년으로 생각)와의 실제 거리를 추정하는 것은 불가능했지만, 클러스터가 물리적 그룹이라는 사실은 멤버 스타가 지구와 같은 거대한 거리를 갖는 것으로 간주 될 수 있음을 의미했습니다.

이것은 천문학 자들이 별의 다양한 거리와 잠재적으로 다른 양의 빛을 흡수하는 먼지가 우리와 그들 사이에 어떻게 다른 지구에서 볼 수 있듯이 그들의 밝기와 색상에 영향을 미쳤다는 걱정을 멈출 수 있음을 의미했습니다.

대신, Pleiades에서 클러스터 별의 측정 된 특성의 차이가 모든 경우 동일한 요인에 의해 영향을받는 진정한 밝기와 색상의 차이를 직접 반영한 것으로 가정하는 것이 안전했습니다. 1908 년경, Ejnar Hertzsprung이라는 독창적 인 젊은 데인은 이것을 잘 활용하는 방법을 찾았습니다.

Hertzsprung은 원래 화학자로 훈련을 받았지만 최근에 별들에 대한 그의 소년의 열정으로 돌아 왔습니다. 그는 또한 측면 사고에 대한 재능이 있었고 적시에 올바른 질문을하는 재능이있었습니다.

예를 들어, 1900 년대 초, 그는 모든 별이 거의 같은 속도로 공간을 통해 무작위로 표류한다면 상대적으로 가까운 곳이 지구의 하늘을 가로 질러 먼 사촌보다 더 빠르게 움직여야한다는 생각을 바탕으로 현명한 거리를 추정하기 위해 영리한 경험 법칙을 제시했습니다.

그의 거친 거리 추정치와 별의 스펙트럼 (스타 라이트가 파장과 색상으로 분할 될 때 생성 된 무지개와 같은 밴드)의 패턴을 결합함으로써 스펙트럼만으로 두 개의 광범위한 항성 클래스를 식별 할 수있는 기능을 발견했습니다. 한편으로는 태양과 같은 상당히 평균적인 별이었고, 다른 한편으로는 먼 거리에서도 화려하게 보이는 희귀 별이있었습니다. 천문학 자들은 곧이 두 클래스를“난쟁이”와“자이언츠”라고 부르기 시작했습니다.

더 일반적인 드워프 스타들 사이의 속성을 비교하는 방법을 찾고, Hertzsprung은 Pleiades에서 제로를 흡수했습니다. 그는 모든 별이 같은 거리에 놓여 있다는 편리한 가정을 사용하여 개별 별의 명백한 밝기를 스펙트럼 유형 (색상 및 표면 온도의 표시)과 비교하는 그래프를 고안했습니다.

결국 1911 년에 출판 된이 그래프는 Pleiades의 별이 스펙트럼의 파란색 끝을 향해 크게 편향되어 있기 때문에 그 범위가 제한되었습니다. 그러나 명확한 패턴을 보여줄 수있는 다양성이 여전히 충분했습니다. 가장 빛나는 별들도 가장 뜨거운 별이었고 밝기가 떨어지면 온도가 떨어졌습니다.

Hertzsprung의 다이어그램은 별들에 대해 매우 중요한 무언가를 암시했으며, 그의 멘토 인 독일 천문학 자 Karl Schwarzschild는 그것이 큰 발견이라고 확신했습니다. 그러나 천문학적 시설은 설득력이 없었습니다. 헨리 노리스 러셀 (Henry Norris Russell)이 이야기에 들어가는 곳입니다.

뉴욕 주 장로 장관의 아들 인 러셀은보다 간단한 학업 경로를 따라 별에 대한 관심을 추구했다. 프린스턴의 학위와 박사는 1902 ~ 5 년경 케임브리지 대학교에서 연구를 시작했으며, 이로 인해 이진 별의 특성을 결정하는 방법 (서로 궤도 궤도).

Binaries는 지구와 동일한 거리에서 별의 특성을 찾고 비교하는 또 다른 방법을 제공했지만 Russell은 이진의 궤도를 사용하여 true 을 찾을 수 있다는 것을 깨달았습니다. 거리.

원칙은 측면 사고의 또 다른 예였습니다. 이진 시스템에 대해 궤도의 실제 치수를 계산하기에 충분한 것을 알 수 있다면 명백한 과 비교할 수 있습니다. 하늘에서 궤도의 크기와 그것이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알아냅니다. 이 방법은 몇 개의 별에 대해서만 작동했지만 Russell은 크기, 질량, 스펙트럼 유형 및 광도와 같은 항성 특성을 비교하는 모든 질문에 관심을 갖게되었습니다.

1911 년에 프린스턴 교수로 신선하게 힌트를 낸 그는 헤르츠 프런트의 아이디어의 잠재력을 볼 수 있었지만 Pleiades의 제한된 범위를 넘어 확장 할 필요성을 깨달았습니다. 이 시점에서 그는 운이 좋았습니다. 새로운 측정 기술을 사용하여 다른 천문학 자들은 방금 유명한 스타 클러스터와의 거리에 대한 독립적 인 추정치를 발표했습니다.

Hyades는 상대적으로 크고 느슨한 클러스터이며, 하늘의 Pleiades에 가까운 이웃으로 황소 황소 자리의 얼굴을 나타냅니다. 러셀에게 유용한 별은 훨씬 더 광범위한 색상으로 퍼져 있습니다. 진정한 밝기의 추정치와 자신의 이진 측정과 다른 방법으로 거리를 측정 할 수있는 소수의 근처 별의 특성을 결합함으로써 Russell은 약 300 개의 별을 직접 비교할 수있었습니다.

1913 년 12 월에 공개 된 Russell의 "H-R 다이어그램"버전은 수직 스케일의 스텔라 밝기와 수평의 스펙트럼 유형을 측정 한 그 이후로 준 템플릿을 설정했습니다.

Hertzsprung의 초기 다이어그램에서 암시 된 패턴은 갑자기 맑아졌다. 대다수의 별 (난쟁이)은 빛나는 푸른 별을 희미한 붉은 별 (Hertzsprung이 이미 지배적으로“주 시퀀스”라고 명명 한 영역)을 연결하는 대각선 스트립을 형성했다.

한편 소수의 자이언츠는 넓은 밴드에서 다이어그램 상단을 가로 질러 가로로 달렸다. 두 그룹은 스펙트럼의 뜨겁고 파란색 끝에서 서로 가까워졌지만 별이 극도로 빛나거나 매우 희미한 시원하고 빨간 끝에서 널리 분리되었습니다.

H-R 다이어그램은 별 특성의 진정한 분포를 처음으로 밝혀서 천문학에 완전히 새로운 어휘를 주었고, 독특한 붉은 난쟁이, 빨간색과 주황색 거인 등의 존재를 강조했습니다. 이것들은 곧 흰색 난쟁이 (매우 뜨겁지 만 희미한 별, 이제는 햇볕에 타는 별의 노출, 불타는 별으로 알려진 것으로 알려져 있음)와 다이어그램의 꼭대기를 따라 다양한 초고속 다색 수퍼기들과 합류했습니다.

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한편 러셀은 다이어그램의 상대적인 별 수는 필연적으로 우리가 더 쉽게 볼 수있는 별들에 편향되어 있다고 언급했다. 자이언츠는 수백 년 동안 빛을 비추고, 특히 오렌지와 붉은 색은 우리의 우주 뒷마당 너머로 보이지 않는다.

Hertzsprung과 Russell의 돌파구에 이어 수십 년 동안 별의 구조에 대한 우리의 이해에 큰 돌파구가있을 것입니다.

궁극적으로, 핵 물리학과 별 구조에 대한 우리의 이해는 다이어그램을 새로운 방식으로 활용할 수있게 해줄 것이며, 오늘날의 스텔라 특성의지도뿐만 아니라 과거의 다른 단계에서 별의 변화하는 특징이 과거부터 먼 미래까지 추적 될 수있는 템플릿으로도 활용 될 수 있습니다.

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