별은 붉은색부터 푸른색까지다양한 색을 띠지만, 녹색이나 보라색처럼 별에서 볼 수 없는 색이 있습니다. 이는 별 자체의 물리적 특성 때문이라기보다는 우리 눈이 작동하는 방식, 특히 망막의 수용체가 민감하게 반응하는 색에 기인합니다.

예를 들어 오리온자리를 보면 베텔게우스자리 (우리 반구의 왼쪽 위)는 붉은색을 띠고 리겔자리 (오른쪽 아래)는 진한 파란색을 띠는 등 육안으로도 별의 다양한 색을 볼 수 있습니다. 다른 별들은 주황색, 흰색 또는 노란색으로 보입니다. 별의 색은 주로 표면 온도에 따라 달라지는데, 온도가 높을수록 별은 더 푸르며 반대로 온도가 낮을수록 붉은색에 가까워집니다.

Crédits : Igor da Bari, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons.

별의 다양한 색의 기본은 매우 다양한 파장을 띠는 전자기파, 즉 빛의 특성입니다. 우리의 눈은 400~750나노미터 사이의 매우 좁은 파장 범위(가시광선 스펙트럼)의 빛에만 민감하며, 다른 파장을 다른 색으로 해석합니다. 파장이 750나노미터인 광선은 우리에게 빨간색으로 보이고, 파장이 줄어들수록 빨간색은 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색, 마지막으로 약 400나노미터의 파장을 가진 광선에 해당하는 무지개의 모든 색으로 변하는 것을 볼 수 있습니다.

위에서 언급했듯이 별의 색은 표면 온도에 따라 달라집니다. 하지만 그렇다고 해서 별이 단 하나의 파장만 방출한다는 의미는 아닙니다: 별은 단색이 아닙니다! 실제로 별은 가시광선과 비가시광선을 포함한 모든 파장의 빛을 방출하며, 방출 피크(즉, 가장 많이 방출되는 파장)는 온도에 따라 달라지는 흑체 곡선(또는 플랑크 곡선)이라는 함수에 따라 그 강도가 달라집니다. 별의 표면이 뜨거울수록 피크의 파장이 짧아지고 따라서 파란색으로 이동합니다. 반대로, 표면 온도가 낮은 별은 적색으로 편위된 피크를 가지며, 이 별의 주된 색이 됩니다. 예를 들어 태양은 표면 온도가 약 5500°C이므로 가시광선 스펙트럼의 거의 중앙에서 최대 방출이 발생합니다. (이것은 우연이 아닙니다. 우리 눈은 햇빛이 가장 강렬한 곳에서 포착하도록 정확하게 진화해 왔습니다!).

파장에 따른 푸른 별, 노란 별(태양과 유사), 붉은 별이 방출하는 빛의 강도. 가시 파장에 해당하는 색상은 세로 막대로 표시되어 있습니다. 크레딧: NASA/ESA, Leah Hustak(STSci), Andi James(STSci).

따라서 별의 온도를 변화시킴으로써 별의 피크는 가시 스펙트럼의 모든 색을 통해 “흐르게” 됩니다. 그렇다면 왜 우리는 녹색과 보라색 별을 볼 수 없을까요? 우리 눈은 빨강, 초록, 파랑에 민감한 세 가지 유형의 원추 수용체 덕분에 색을 감지합니다. 표면 온도가 약 7,000°C인 별은 녹색에 해당하는 파장에서 최대 강도의 빛을 방출합니다. 그러나 녹색은 가시광선 스펙트럼의 중간에 위치하므로 이러한 별은 적색과 청색 빛도 다량 방출합니다. 따라서 우리의 원뿔은 빨간색과 파란색 빛에 매우 비슷한 양으로 추가된 강렬한 녹색 복사를 감지하게 됩니다. 세 가지 신호의 합으로 인한 색은 흰색이므로 우리는 흰색 별을 보게 됩니다. 태양은 지구 표면에서 볼 때 노란색으로 보이지만 최대 방출량이 녹색에 가깝기 때문에 대기권 밖에서 관측할 수 있다면 예를 들어 국제 우주 정거장에서 촬영한 사진에서 볼 수 있듯이 강렬한 흰색으로 보일 것입니다.

국제우주정거장에서 바라본 태양은 흰색입니다. 크레딧: ISS.

보라색은 어떨까요? 우리가 이 색의 별을 보지 못하는 이유는 빨간색과 파란색 수용체가 동시에 활성화될 때 보라색을 인식하기 때문입니다. 하지만 앞서 언급했듯이 빨간색과 파란색은 가시광선 스펙트럼의 양 끝에 있기 때문에 별은 두 가지 색 모두에서 최고점에 도달할 수 없습니다. 매우 뜨거운 별은 보라색 파장에서 최대 방출을 보이지만, 이는 주로 청색에 민감한 원뿔을 활성화합니다. 그 결과 이 별들은 우리에게 파란색으로 보입니다.

출처 : www.libremedia.ca