지구과학 2 서울과학고 2022 1학기 기말 풀기

1. 초신성에 대한 문제

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%9A%B0%EC%A3%BC-%EA%B3%B5%EA%B0%84%EC%9D%98-%EC%A2%80%EB%B9%84-%EB%B3%84-%E2%85%A0a%ED%98%95-%EC%B4%88%EC%8B%A0%EC%84%B1/#:~:text=%EC%B4%88%EC%8B%A0%EC%84%B1%EC%9D%80%20%EC%88%98%EC%86%8C%EC%9D%98%20%ED%8F%AC%ED%95%A8,%E2%85%A0a%EC%B4%88%EC%8B%A0%EC%84%B1%EC%9C%BC%EB%A1%9C%20%EB%B6%84%EB%A5%98%ED%95%9C%EB%8B%A4.

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요약 : 초신성은 I형과 II형으로 나뉨. I이 수소 없고 II이 수소 있는 거.

I 중에서 Ia 형을 주목해야 함. 원래 뒤져있는 백색왜성이 주변의 물질을 흡수해서 찬드라세카라 (1.44 Msun) 한계를 넘으면 그 순간 터지면서 초신성 뒤져버리는거다.

이러한 Ia의 특징으로 인해서 밝기가 일정함. (II 형은 질량이 뒤지게 커서 밝기 불균일)

따라서 존나 먼 별의 거리도 이로 구할 수 있음.

(1) 초신성은 폭발 시 관찰되는 분광 스펙트럼의 흡수선 특
성에 따라서 그림 과 같이 분류한다 초신성 를 관찰하 ( 1) . X
였을 때 수소와 헬륨 흡수선은 관찰되지 않고 철과 규소 ,
흡수선이 대부분이었다 초신성 의 초신성 분류를 정하고 . X
그 이유를 초신성 직전의 별의 특성과 함께 자세히 서술하
시오 점 . (6 )

일단 그림 자료에서 거의 다 주어지기는 했는데 규소와 철 흡수선이 강하게 나타난 것은 Ia형 밖에 없음. 따라서 답은 Ia형이다.

답을 한번 보자.

1 (1)은 초신성 Ia형에 대한 질문이었다. (교과서 144p)

초신성 X는 원래 별 A와 B로 이루어진 쌍성계였다. 별 A가 먼저 핵융합 한계에 도달해 백색왜성이 되었고, 찬드라세카라 한계를 넘지 않아 초신성으로 발전하지는 못했다. 하지만, 별 B가 적색 거성이고, 계속해서 물질을 공급해주어 1.44msun 이 되어 찬드라세카라 한계에 도달하면서 터지게 되었다.

중요한 점 : 1. 두 쌍성계의 질량이 8msun 보다 각각 작으며, 더 큰 애가 백색왜성 but under 찬드라세카라, 더 작은애가 거성 단계면 거성 외부가 빨려서 찬드라세카라 한계 펑! traptrap bitch

Ia 형 별이 터질 때 , 절대 등급을 알아야 함. 254만 광년 떨어진 새끼가 겉보기 등급 6 찍고 뒤졌음. 이때 2.5등급에 10배, 초신성 X는 -9.1등급이니까 15등급 차이. 이는 10^6배 밝기 차이다. 밝기는 r^(-2) 에 비례하므로 거리가 10^3 배 더 멀다고 하면 됨. 따라서 초신성 X까지의 거리는 대략 2540광년

모범 답안 꼬라지 보니까 좀 더 구체적인 식으로 쓰는게 좋긴 할듯.

근데 모범답안 식을 개같이 써놧는데

lobonabeat bill stax birrrdday!

tlqqf 1번 문제 왜케 많냐

식쌍성 거리 구하기 -> 케플러 동원 아니 근데 안풀림

내 생각에 의하면 -> 백색왜성 + 거성인데, 온도로 보면 백색왜성 > 거성. 즉 백색왜성이 거성 앞으로 오면 더 밝아져야 하고 백색왜성이 거성 뒤로 가면 어두워져야 정상임 근데 fuck wtf is wrong with that grapphh

fuck 이런 답변은 뒤져도 예상 못한다 적색 거성이 좆같은 럭비공이라고? ㅇㅋ 확인

note : Ia 형 랍온어비트빵댕빵빵깜빵칼빵민재야빵사와 별은 쌍성계에서 생성되면서 거성을 불타는 고구마로 만든다

쌍성계의 시선 속도라 함은 두개의 별을 동시에 나타내는구나!

식쌍성은 언제나 공전궤도면이 시선벡터를 포함함 따라서 시선 속도 max = 공전속도 비랑 일치함.

속도가 1:3, 질량은 3:1 일것이다. 여기서 핵심은 X와 Y 중 뭐가 질량이 큰지를 밝히는 것이다.

X > Y 이면 X가 1.44msun 보다 작은데, Y는 이거 1/3 이니까 0.48msun인데 이게 적색거성일 가능성은 매우 부족하다고 판단됨. 따라 X < Y이고 Y는 3 * 1.44 msun = 4.32msun이다.

구상성단과 산개성단의 특징 :

산개성단 : 수십, 수만개, 은하면에 모여있음

구상성단 : 수만개~수십만개 존나 많은거, 은하 중심부와 헤일로에 존재.

H-R 도에서 보면, 산개성단이 주로 더 젊은 애들이라 ( 저출산 생각하면 됨, 요즘 애들 저출산으로 밀도는 낮은데 고집은 셈) 다 주계열임. 반면 구상성단은 주로 늙은 애들이라 (40-50세 baby boominlike metro) 은퇴한 애들도 많아서 주계열말고 거성열/수평열에 속한 애들도 많음

종족 1/2별을 한번 더 설명 : metalicity 라는 개념이 들어감.

high metalicity 종족 1 : 젊은 별, 밝고 CNO반응 핵반응 주계열때 잘일어나서 더 빨리 살고 빨리 죽고 더 밝음.

중원소 함량이 높을 수록 CNO boomin 으로 외각 수소를 더 잘 날려서 나중에 중성자 별이 될 확률이 커진다고 함. (블랙홀은 더 큰 질량 필요 )

low metalicity 종족 2 : 늙은 별, 수소 많음.

전향점 (turn off point) 는 성단의 나이를 나타냄.

그룹 1 : main sequence 중심핵에서 H 핵융합 반응

그룹 2 : giants

그룹 3 : 뒤져가는 별 이거 뭐라고 하지 (수평 거성열)

그룹 4 : 점근 거성 가지 모르겠고 그냥 거성이고 뒤져가는데 안에 C/O들어있는거

답을 확인해보자

교과서 165p 부터 별의 진화 정리

원시별 -> 중력 수축에 의해 수축하면서 열을 내뿜는 별.
전주계열성 -> 핵융합이 일어나기 "전"의 별. 원시별 다음이 전주계열성이라고 생각하면 됨.
- 전주계열성은 주계열에 비해 표면 온도가 작지만 크기가 커 광도가 훨씬 큼.
- 온도가 낮고 불투명도가 커서 별 내부 전체가 대류를 통해서 에너지를 방출한다고 함
- 중력붕괴가 일어나면서 중력수축에 의해 내부 수소 분자가 분해되며, 광도가 감소함.
- 더 수축하면서 수소 분자가 이온화되면서 광도가 증가하고 온도가 많이 상승함
- 중심핵의 온도가 1000만K에 이르면 치킥탕 부르르르를 하면서 정유체역학적 평형상태가 되어 주계열이 된다.
- 질량이 클수록 중력 수축의 시간이 급격히 짧아진다.
주계열 단계 : 질량에 따라서

저꼬라지로 움직이게 된다고 한다. 대류는 압력이 상대적으로 높을 때 일어난다고 하는데 솔직히 시발 뭔 차이인지 모르겠다

아무튼 복사에 의해 대류가 없는 구역이 존재하기 때문에, 태울 수 있는 가용 수소에 차이가 존재한다. 3번의 0.1배 태양 질량의 경우에는 태울 수 있는 가용 수소가 대류에 의해 전체에서 공급되어 수명이 더 길어지는 원인이 되겠지만, 2번과 1번의 경우에는 격리 되어 수명이 짧아지게 됨. + 질량 무거울수록 CNO반응이 잘 일어나서 더 빨리 탐

아무튼 내부의 수소를 다 태우게 되면, 거성 단계에 접어즐게 됨.

거성은 대강 두단계로 나뉨.