금속함량: 두 판 사이의 차이

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한 천체의 금속함량은 그 천체의 나이를 알 수 있는 척도가 된다. [[대폭발 이론]]에 따르면 우주가 처음 탄생했을 때는 수소가 우주 구성 원소의 대부분이었고, [[대폭발 핵합성]]을 통해 상당한 양의 헬륨이 생겨났으며, 기타 매우 적은 양의 [[리튬]]과 [[베릴륨]]도 발생했다. 여기서 태어난, 항성종족 III으로 불리는 최초의 별들은 중원소가 거의 없었다.(위에서 언급했듯이 천문학에서는 헬륨보다 무거운 원소들을 중원소 또는 금속이라고 부른다.) 이 별들은 믿기지 않을 정도로 [[질량]]이 컸으며, 수명을 다하면서 [[핵합성]] 작용을 통해 [[주기율표]]의 26개 원소([[철]]까지)를 만들어 냈다. 이들은 [[초신성]] 폭발로 일생을 마치면서(항성종족 III는 목격한 사례가 없으나 초신성에서 중원소가 만들어진다는 점을 고려한 예측이다) 무거운 원소들을 우주 공간에 방출했다. 항성종족 III은 [[2007년]] 기준으로 아직 발견되지 않았으나, 대폭발 이론 모형을 통하여 이들이 존재했으리라고 추측하고 있다. 종족 III이 죽은 뒤 태어난 별들은 선조가 뿌린 원소들 속에서 태어났다. 지금 관측되고 있는 가장 늙은 별들은 항성종족 II라고도 불리는, 종족 III의 자손들로 이들의 금속함량은 매우 작다.<ref>{{웹 인용 | 저자=Lauren J. Bryant | 제목=무엇이 항성들을 움직이게 만드는가? | 웹사이트=Indiana University Research & Creative Activity | url=http://www.indiana.edu/~rcapub/v27n1/tick.shtml|accessmonthday=September 7 |accessyear=2005 }}</ref> 항성이 대를 이을수록 그들이 태어난 [[가스 구름]]이 선조가 만든 중원소가 풍부한 [[우주먼지]]를 많이 포함하고 있기 때문에, 후대 항성들 내부의 금속량은 증가한다. 이들은 다시 죽음을 맞으면서 [[행성상 성운]], 초신성 폭발의 형태로 금속이 풍부한 물질을 [[성간 매질]]에 공급하기 때문에, 이후 태어나는 별들은 더 많은 중원소를 갖게 된다. 이렇게 태어난 가장 젊은 별들([[태양]]도 포함되어 있다)은 금속 함유량이 더 높으며, 이들을 항성종족 I로 부른다.
 
우리 은하 내에서 금속함량은 [[은하 중심]]에서 가장 높고, 바깥쪽으로 갈수록 낮아진다. 이처럼 금속함량이 점진적으로 변하는 것은 은하 중심부에 있는 별들의 밀도에 기인한다. 은하 중심부에는 별이 주변보다 더 많고 시간이 흐르면서 중원소들이 성간 매질로 다시 반환되고 새로운 별로 뭉치는 빈도가 외곽보다 높다. 비슷한 원리로 거대한 은하는 작은 은하보다 금속함량이 높은 경향이 있다. [[마젤란 은하]](우리 은하를 공전하며, 두 개의 불규칙 은하로 이루어져 있음)의 경우, [[대마젤란 은하]]는 우리 은하 금속함량의 40퍼센트40% 정도이며, [[소마젤란 은하]]는 10퍼센트10% 정도이다.
 
== 계산 ==
태양의 금속함량은 전체 질량의 1.6퍼센트6% 정도이다. 다른 항성들의 경우 금속함량을 보통 [철/수소]([Fe/H])로 표시하는데, 이는 태양 대비 해당 항성의 금속함량비를 [[로그]]로 표현한 것이다. ([[철]]은 중원소 중 가장 많지는 않으나, 스펙트럼상 [[가시광]] 영역에서 감지하기가 제일 쉬움) 해당 로그 표현식은 다음과 같다.
 
<center><math> [\mathrm{Fe}/\mathrm{H}] = \log_{10}{\left(\frac{N_{\mathrm{Fe}}}{N_{\mathrm{H}}}\right)_{star}} - \log_{10}{\left(\frac{N_{\mathrm{Fe}}}{N_{\mathrm{H}}}\right)_{sun}} </math></center>