스펙트럼에서 나타나는 방출선이나 흡수선이다.
천체가 관찰자로부터 얼마나 빨리 멀어지거나 가까워지는지를 나타내는 속도이다.
관찰자로부터 멀어질 때는 양(+)의 부호를, 가까워질 때는 음(−)의 부호를 갖는다.
천체의 후퇴 속도가 0일 때(관찰자와 천체 사이의 거리가 변하지 않을 때) 나타나는 스펙트럼선의 파장이다.
천체가 관찰자로부터 멀어질 때, 도플러 효과에 의해 관측되는 빛의 파장이 길어진다.
이로 인해 천체의 스펙트럼선은 파장이 긴 쪽인 적색 방향으로 이동하는데, 이를 적색 편이라고 한다.
반대로 천체가 관찰자로부터 가까워질 때는 관측되는 빛의 파장이 짧아진다.
따라서 천체의 스펙트럼선의 파장은 짧은 쪽인 청색 방향으로 이동하는데, 이를 청색 편이라고 한다.
빛의 속도를 c, 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 λ0, 관측 파장을 λ, 별의 후퇴 속도를 v라 할 때, v=c(λ0λ−λ0)이다.
λ0λ−λ0는 적색 편이량이라고 하며, 기호로 z로 나타내고, 단위는 없다(무차원량).
그림은 어느 별의 관측 스펙트럼에서 기준 파장이 500nm인 방출선의 관측 결과를 나타낸 것이다.
이 별의 적색 편이량(z)과 후퇴 속도를 구해 보자. (단, 빛의 속도는 3×105km/s이다.)
어느 스펙트럼선의 고유 파장을 λ0, 관측 파장을 λ라 할 때, 적색 편이량(z)은 z=λ0λ−λ0이다.
그림에서 λ=510nm이므로
z=500nm510nm−500nm,
z=0.02이다.
빛의 속도를 c, 별의 후퇴 속도를 v라 할 때,
v=c(λ0λ−λ0)=cz이므로,
v=3×105km/s×0.02,
v=3×103km/s×0.02×102,
v=6000km/s이다.
정답: $3$
ㄱ. 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 λ0, 관측 파장을 λ라 할 때, 적색 편이량(z)은 z=λ0λ−λ0이다.
기준 파장이 480nm인 방출선이 492nm로 관측되었으므로,
z=480nm492nm−480nm,
z=0.025이다. (O)
ㄴ. 빛의 속도를 c, 별의 후퇴 속도를 v라 할 때,
v=c(λ0λ−λ0)=cz이므로,
v=3×105km/s×0.025,
v=3×102km/s×0.025×103,
v=7500km/s이다. (O)
ㄷ. v=c(λ0λ−λ0)=cz이므로,
7500km/s=3×105km/s×(600nm㉠nm−600nm),
㉠=615이다.
v=c(λ0λ−λ0)=cz에서 c(λ0λ−λ0)=cz를 활용하면,
c(600nm㉠nm−600nm)=c×0.025,
㉠=615이다. (X)
따라서 정답은 3번이다.
정답: $5$
ㄱ. A와 B에서 모두 관측 파장이 기준 파장보다 길므로 A와 B는 모두 지구로부터 멀어지고 있다. (X)
ㄴ. 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 λ0, 관측 파장을 λ라 할 때, 적색 편이량(z)은
z=λ0λ−λ0이다.
B에서 기준 파장이 500nm인 방출선이 506nm로 관측되었으므로,
B의 z=500nm506nm−500nm,
z=0.012이다. (O)
ㄷ. 빛의 속도를 c, 별의 후퇴 속도를 v라 할 때,
v=c(λ0λ−λ0)=cz이므로 B의 후퇴 속도는 0.012c이다.
A의 후퇴 속도는 c(400nm405nm−400nm)=2403c이다.
B의 후퇴 속도는 0.012c=2503c이므로 후퇴 속도는 B가 A보다 작다. (O)
따라서 정답은 5번이다.
