K형 주계열성

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K형 주계열성 혹은 K V는 분광형 K에 속하는 주계열성이다. 적색왜성보다는 크고 G형 주계열성보다는 작은 이들의 질량은 태양의 0.5 ~ 0.8배이며, 표면 온도는 3900 ~ 5200 K 정도이다. 오렌지색 왜성이라고도 불린다.

이들의 밝기는 보통 태양의 10~50% 정도이지만 그 수명은 150~700억 년 정도[2]로 매우 길다.[3] 150~700억 년의 수명을 다한 뒤에는 주계열 상태에서 이탈한 뒤 적색거성으로 진화하고, 이후 외곽의 가스층을 항성풍을 통해 우주 공간으로 날려 보내면서 행성상성운을 형성할 것이다.

행성상성운을 생성한 뒤 남겨진 중심핵은 밀도가 높고 탄소와 산소로 이루어진 백색왜성이 되지만, K형 주계열성이 생성하는 적색거성은 G형 주계열성의 것보다는 크기가 작을 것이다. 반면 백색왜성은 G형 주계열성의 것보다는 질량은 낮지만 오히려 큰 크기를 가지게 된다. 백색왜성의 질량과 크기는 반비례하기 때문이다.

K형 주계열성의 질량은 적색왜성과 태양 사이 정도이며, 태양과 비슷한 중원소 함유량을 가진 경우 질량은 태양의 평균 45~88% 정도이다.[4] 대표적인 K형 항성인 알파 센타우리 B의 질량이 0.87, G형 항성인 고래자리 타우의 경우 질량이 0.81이며, 이들의 분광형은 모두 K형 중에서 상위권이다.

K형 주계열성은 우주에서 흰색으로 관측된다. K형 중 뜨거운 편인 K0~K2 사이에서는 흰색에 극미량의 푸른빛이 나며, K형 중 차가운 편인 K5에서는 완전한 흰색을 띈다.

K6 이후로는 분광형이 낮아지면서 흰색에 미미한 노란색이 섞이기도 하지만, 여전히 분광형 M0까지는 거의 흰색에 가까이 관측된다. 하지만 지구 대기 중에서는 오렌지색으로 관측되기 때문에 오렌지색 왜성이라고도 불리고 있다.

K형 주계열성들은 외계 생명체를 찾을 때 많은 관심을 받는 별들이다. 그 이유는 이들이 질량이 작아 주계열 단계에서 매우 오랫동안 머무를 수 있기 때문인데, 이 덕분에 행성에서 생명체가 자라나는 데 충분한 시간을 줄 수 있다.[5] 아울러 이들은 태양과 같은 G형 주계열성보다 자외선을 적게 복사하며[6] 그 개수가 G형 주계열성보다 3~4배 정도 더 많아 행성을 찾는 것도 더 쉽다.

K형 주계열성보다 차가운 적색왜성들 역시 그 수는 매우 많으나, 이들의 주위를 도는 행성들은 대부분 모항성에 대해 동주기 자전을 하고 있을 가능성이 높으며, 강력한 플레어가 자주 일어나 생명체의 진화를 어렵게 만든다. K형 주계열성은 이러한 적색왜성과는 달리 강력한 플레어가 발생하지 않으며, 아울러 더 뜨겁기 때문에 골디락스 존이 보통 0.25 ~ 1.3 AU로 적색왜성보다 더 멀고 폭도 훨씬 더 넓다.[7]

이러한 이유들 때문에 K형 주계열성은 외계 행성 및 외계 생명체 탐사에 있어 가장 선호받는 부류이다. 주로 K6 V ~ K9 V[8]를 대상으로 이뤄진다.

K형 주계열성의 골디락스 존인 0.25 ~ 1.3 AU에서 외계 행성은 상대적으로 적은 양의 자외선을 받으며 특히 골디락스 존의 바깥 경계면에서는 자외선의 양이 크게 줄어든다. 이는 생명체가 탄생하는 데 있어 상당히 호의적인 환경으로 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재 가능할 정도로 충분한 에너지량이지만 동시에 생명체를 죽일 정도로 강렬하지는 않다.[9] 그러나 일부 수학적 모형에 따르면[10] K형 주계열성을 모항성으로 가진 외계 행성이 지구와 같은 다이나모 현상에 의한 강력한 행성 자기장을 가지고 있다고 가정해도 모항성으로부터 0.8 AU보다 가까울 시 코로나 질량 방출과 극자외선 방출로 인해 대기의 상당량을 잃어버릴 것이라고 한다.

그렇다고 행성을 0.8 AU보다 멀리 있다고 가정한다면 열을 가둬놓기 위해 많은 양의 대기가 필요한데, 질량이 작은 행성은 이처럼 많은 대기를 붙잡아 둘 수가 없다. 다만 극관이 큰 행성의 경우, 행성 전 위도에 걸쳐 암석이 적게 노출되어 대기로부터 이산화 탄소가 암석에 고정되는 양이 줄어들 것이고, 이에 따라 모항성으로부터 다소 멀고 지구와 질량이 비슷하거나 좀 더 작은 행성이라도 효과적으로 온실 효과가 발생하여 생명을 품기에 적절한 온도가 유지될 수 있을 것이다.

K형 주계열성은 주계열 단계에서 오래 머무르기 때문에 골디락스 존이 항성의 일생에 걸쳐 그 범위가 크게 변하지 않고 안정적으로 유지된다.[11] 이들의 골디락스 존 폭을 볼 때 뜨거운 K 분광형의 경우 골디락스 존 중간~바깥 경계 정도에 행성이 있을 시 적색왜성의 행성마냥 모항성의 조석력 때문에 자전이 멈추는 골치아픈 일이 발생할 가능성은 적다. 이는 생명체 탄생에 매우 유리한 조건으로 행성은 자전함으로써 항성으로부터 받은 열을 행성 전 경도 영역에 골고루 나눠주기 때문이다. 여기에 만약 행성의 자전축이 지구처럼 기울어져 있을 경우 계절이 존재할 가능성이 높고, 이는 경도상 받은 열을 위도상으로 분배해 줄 것이다.[12]

다만 F형 주계열성과는 반대로 골디락스 존이 넓은 편이 아니라, 생명체 거주 가능성을 따지는 것이 아닌 지구인이 이주할 행성을 찾기위한 항성으로서는 가능성이 떨어지긴 하다.