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별은 끊임없이 운동하고 있고 다양한 속도와 방향으로 움직입니다. 별의 운동은 시선속도, 접선속도, 공간속도로 크게 3가지로 분류할 수 있습니다. 시선 속도는 별을 관측할 때 사용되고, 접선속도는 별의 빠르기를 알 수 있으며 공간속도는 두 개를 합한 속도입니다. 오늘 이 세 가지에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
1. 시선속도
별의 시선속도(Radial velocity)란 별이 우리를 향해서 또는 우리에게서 멀어지는 별의 움직임을 뜻합니다. 보통 방출원의 움직임에 따른 빛의 파장 변화인 도플러효과를 사용하여 측정이 됩니다. 별이 우리 쪽으로 이동 할 때, 빛은 더 짧은 파장으로 이동하는 것처럼 보입니다. 이것은 청색이동(Blue shift)이라고 불립니다. 반대로 항성이 우리에게서 멀어지고 있을 때, 그것이 발하는 빛은 더 긴 파장으로 이동하고 있는 것처럼 보입니다. 이것을 적색이동 (red shift)이라고 부릅니다. 별이 발하는 빛의 파장 변화를 측정함으로써 그 방사 속도를 측정할 수 있습니다. 별의 시선속도는 별의 운동에 관한 정보를 제공하기 위해 중요한 특성입니다. 이 운동은 동반물체를 도는 궤도, 은하를 지나는 별의 움직임, 우주 팽창에 의한 움직임 등 많은 요인에 의해 야기될 수 있기 때문입니다. 시선속도 측정을 응용하면 외계 행성 탐색을 하는 것입니다. 행성이 항성(별) 주위를 돌 때 항성은 앞뒤로 흔들려 항성의 반경 속도에 주기적인 변화가 일어납니다. 변화를 측정함으로 천문학자들은 행성의 존재, 질량, 궤도 특성을 추측할 수 있게 됩니다. 또한 이 운동을 측정함으로 은하계의 구조와 진화 연구에 도움을 줍니다. 은하를 중심으로 다른 거리에 있는 별의 시선속도를 측정하여 은하 내 질량 분포, 회전 역학등을 추측할 수 있게 됩니다. 도플러 효과를 이용해서 태양계 외 행성 탐색과 은하 구조 및 진화 연구에 응용되고 있습니다.
2. 접선속도
접선속도는 별(항성)이 우리 어떤 방향으로 이동하고 있으며 속도는 얼마로 가고 있는지를 알려주는 움직임입니다. 즉, 별이 우리를 향해 다가오는지, 아니면 멀어지는지를 알려줍니다. 그래서 이 운동은 별의 운동 방향과 속도를 정확하게 파악하는 데 매우 중요한 역할을 하고있습니다. 일반적으로는 별이 천체의 경도와 위도 방향으로 얼마나 빠르게 움직이는지에 따라 접선속도가 결정됩니다. 별의 시선속도와 합쳐짐으로써 공간속도를 결정합니다. 1년 이상의 오랜 관측을 통하여 움직임을 찾을 수 있고 다만 정확한 고유운동을 알기 위하여 반드시 관찰자와 별의 거리를 알아야 합니다. 접선속도의 측정을 통하여 우리는 별이 어떤 방향으로 움직이는지를 정확하게 파악 가능하며 이를 통해 별의 거리와 운동 상태를 정확하게 추측하고 추정할 수 있습니다.
3. 공간속도
별의 공간속도는 태양 또는 다른 기준점에 대한 상대적인 운동속도를 의미합니다. 별의 시선속도와 접선속도, 관측자로부터의 거리를 측정함으로 결정됩니다. 시선속도란 별이 관측자를 향해 또는 관측자로부터 떨어져 움직이는 것이고 접선속도란 별과 관측자 사이의 시선에 수직인 별의 움직임입니다. 이 속도들을 합하여 3차원 공간에서 별의 움직임을 결정합니다. 별의 공간속도는 시선속도, 접선속도, 수직속도 이렇게 세 가지 요소로 표현할 수 있습니다. 시선속도는 관측자에 대한 별의 움직임이고 접선속도는 시선에 수직인 별의 움직임이며 수직속도 성분은 은하계 평면에 수직인 별의 움직임입니다. 보통 공간속도는 초당 킬로미터(km/s) 단위로 측정하며 공간속도의 크기는 세 가지 속도의 제곱합의 제곱근으로 계산됩니다.
4. 결론
오늘은 별의 시선속도, 접선속도, 공간속도에 대해서 알아보았습니다. 우주의 구조와 별의 진화, 태양계 주변 별의 운동 등을 이해하는 데 별의 운동은 중요한 지표입니다.