【지구과학】 4강. 우주

4강. 우주(space, universe, cosmos)

 

추천글 : 【지구과학】 지구과학 목차

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1. 우주 [본문]

2. 성단 [본문]

3. 성운 [본문]

4. 은하 [본문]

5. 우주 거대구조 [본문]

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a. 우주 산업 개괄

b. 성운에서 별이 형성되는 시간 구하기

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1. 우주 [목차]

⑴ 우주의 특징

① 나이 : 137.98억 년 

② 우주의 평균 색상 : 코스믹 라테(cosmic latte). 존스 홉킨스 대학의 천문학자들에 의해 할당됨

⑵ 우주관의 변천

⑶ 생존 가능 영역

① 생존 가능 영역

 

Figure. 1. 생존 가능 영역

 

② 드레이크 방정식(Drake equation) : 통신 가능한 지구 밖 문명의 수에 대한 방정식

 

N = R_* × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L

 

○ N : 통신 가능한 지구 밖 문명의 수 

○ R_* : 1년 동안 형성되는 항성의 수

○ f_p : 행성을 가진 항성의 비율 

○ n_e : 항성이 행성을 가진 경우에, 생명 생존 가능 영역의 행성 수

○ f_l : 생명 생존 가능 영역에 있는 행성에서 생명이 탄생할 비율 

○ f_i : 생명이 지적 생명체까지 진화하는 비율

○ f_c : 지적 생명체가 행성 간 통신을 하는 비율

○ L : 문명의 존속 기간

 

 

2. 성단 [목차]

⑴ 정의 : 공간의 한 구획 내에 항성이 많이 모여 집단을 구성하는 것

⑵ 분류 1. 산개성단 

① 정의 : 생성된지 얼마 안 되어 흩어진 형태로 별들이 분포하는 성단

② 별의 개수 : 수십 ~ 수천 개 (∵ 얼마 안 됐으므로)

③ 색깔 : 푸른색 (∵ 젊은 별이므로 온도가 높음)

④ 분포영역 : 나선팔 (∵ 얼마 안 됐으므로 막 은하에 포획된 상태) 

⑤ 주요 특징 : H-R도에 주계열성이 잘 나타남 

⑶ 분류 2. 구상성단

① 정의 : 생성된지 오래 되어 구형의 형태로 분포하는 성단

② 별의 개수 : 수십만 ~ 수백만 개 (∵ 오래 됐으므로)

③ 색깔 : 붉은색 (∵ 늙은 별이므로 온도가 낮음)

④ 분포영역 : 헤일로, 중앙팽대부 (∵ 오래 됐으므로 중심으로 많이 이동해 있음)

⑤ 주요 특징 : H-R도에서 점근거성열과 수평열이 존재함

 

 

3. 성운 [목차]

⑴ 정의 : 구름과 같은 외관을 가지는 천체

⑵ 성간 티끌 

① 성간 소광 : 성간 티끌로 인해 빛의 양이 감소하므로 겉보기 등급을 높임

② 성간 적색화 : 적색광은 산란을 잘 하지 않으므로 적색광을 더 잘 관찰할 수 있음

○ 색초과 = 관측 (B - V) - 고유 (B - V)

③ 성간 청색화 : 반사성운 내 성간이 별빛을 산란하게 되면 주로 푸른색으로 관찰됨

⑶ 성간 기체 

① 영역 1. 분자운 : 수소 분자. 온도 ↓, 밀도 ↑. 별이 탄생하는 영역

② 영역 2. H^Ⅰ 영역 : 중성 수소. 21 cm 전파를 방출함 → 우리은하 내 나선팔을 발견

③ 영역 3. H^Ⅱ 영역 : 이온화된 수소. 온도 ↑, 밀도 ↓ 

⑷ 성운의 종류  

① 암흑성운 (예 : 말머리성운)

② 반사성운 (예 : 플레이아데스 성운)  

○ 성간 소광, 성간 적색화, 성간 청색화 등이 일어남

③ 발광성운 (방출성운) (예 : 오리온 성운) 

○ 발광성운의 내부에는 O, B형 별이 있음

○ 1^st. 별이 방출하는 자외선 

○ 2^nd. 주변 수소 이온화

○ 3^rd. 이온화된 수소가 주변 전자와 결합하여 중성 수소로 돌아감

○ 4^th. 붉은색 가시광선을 방출 

⑸ 은하계 외 성운 : 허블법칙이 관찰

 

 

4. 은하 [목차]

⑴ 은하의 종류

① 정상나선은하

② 막대나선은하 

○ 은하핵을 가로지르는 막대 모양 구조가 있음

③ 타원은하 

○ 성간 물질이 적음. 편평도에 따라 E0부터 E7까지 분류함 

○ 구상성단처럼 늙은 비율의 비율이 높음 

④ 불규칙은하 

○ 산개성단처럼 젊은 별의 비율이 높음

⑵ 예 1. 우리은하

 

출처 : Wikipedia

Figure. 2. 은하계 옆모습

 

① 지름 : 98,000 광년

② 모양 : 막대 나선 은하

③ 중심부 : 주로 산개성단

④ 주변부 : 주로 구상성단

⑤ 헤일로(halo) : 은하 원반 주위를 둘러싸는 구 모양의 영역

○ 헤일로의 질량은 은하계 안에서 빛나는 천체의 총질량과 맞먹음

⑥ 우리은하가 나선구조임을 밝혀낸 연구 

○ 에너지 : 양성자와 전자가 같은 방향으로 자전할 때 (들뜸) ＞ 양성자와 전자가 반대 방향으로 자전할 때

○ 두 에너지 준위의 차이가 21 cm 전파(수소선)의 광자 에너지에 해당함

○ 우리은하 회전 때문에 중성 수소에서 나오는 21 cm 수소선은 도플러 효과가 나타남

○ 시선 속도 복사 세기 → 수소의 양, 수소의 위치 → 나선팔의 존재를 입증

⑶ 예 2. 안드로메다 은하

① 우리은하 주변에 위치한 20여 개의 은하 중 안드로메다 은하만이 우리은하보다 큰 은하

② 처음에는 항성으로 분류됐다가 관측기술의 발달로 추후에 은하로 밝혀짐

⑷ 퀘이사(quasar)

① 거대한 은하지만 너무 멀리 있어서 별처럼 보임

② 우리 은하의 항성과 비슷한 실시 등급을 보임

③ 매우 큰 적색편이를 보이므로 아주 멀리 있는 외부 은하임을 알 수 있음

 

 

5. 우주 거대구조 [목차]

⑴ 은하 : 성단 + 성운

⑵ 은하군

① 은하 수십 개

② 1-2 Mpc

③ 중력속박 O

④ 예 : 우리은하 (나선), 안드로메다은하 (나선), 대·소 마젤란 은하

⑶ 은하단

① 은하 수백-수천 개

② 2-10 Mpc

③ 중력속박 O

④ 예 : 처녀자리은하단 (주로 나선, 중심 타원) 

⑷ 초은하단

① 은하군, 은하단들의 집합

② 수십 ~ 수백 Mpc

③ 중력속박 X

④ 예 : 처녀자리 초은하단

⑸ 우주 거대구조

① 우주 초기의 밀도차 + 암흑물질로 이루어진 우주의 망상 구조

② 구조 1. 은하장성 : 밀도 높음, 은하 있음, 암흑물질 있음

③ 구조 2. 거대공동 : 밀도 낮음, 은하 없음, 암흑물질 있음

 

입력: 2019.04.07 10:27