[천문] 4개의 태양(별)으로 구성된 다중성 시스템
Astronomy/Photos
2007년 07월 30일 16시 51분
우리 태양계는 1개의 별(태양)을 둘레로 행성들이 공전하고 있다. 우리 지구를 포함하는 태양계에서는 태양외에는 핵융합을 하면서 스스로 빛을 내는 정역학적으로 안정된 천체(즉, 별 또는 항성, Star)는 없다.
하지만 천문학자들이 밤하늘을 관측하고 연구해본 결과 두개 이상의 태양과 같은 별들이 함께 도는 천체를 흔하게 발견할 수 있었다. 때로는 3개 이상이 서로 도는 천체도 발견하게 된다.
이렇게 두개 이상의 별들이 서로 도는 계를 다중성계라고 하는데 특별히 2개가 도는 계는 쌍성계라 하고 3개 이상은 3중성계라고 지칭한다. 하지만 위의 일러스트처럼 4중성계는 쉽게 발견되지는 않는다. 그만큼 안정화된 계를 이루기 어렵기 때문이다.
HD98800 (참고로 HD는 Henry Draper 별목록 뒤에 숫자는 별의 고유번호이다.) 다중성계는 4개의 별로 이루워져 있고 지구에서 약 150광년 떨어져 있다.
재미있게도 두개씩 짝을 져서 서로가 돌고 있고 이 두 쌍은 또 서로 공전하고 있다. 상상이 되는가?
이 두 쌍은 서로 약 50AU(천문거리 1AU=지구-태양거리) 정도 떨어져 있다고 한다.
한쌍둘레에는 먼지 디스크로 둘려쌓여있다.
이 사실은 지구를 공전하는 Spitzer 우주망원경을 통해 적외선 관측에 의해 알아내었다. 재미있는 것은 위의 그림처럼 먼지 디스크 사이에 화성-태양거리의 궤도 정도의 거리가 되는 부분정도에 간극이 있다. 천문학자들은 이 간극 사이에 행성이 있어서 그 행성에 의해 이런 틈이 만들어진 것으로 추측하고 있다.
보충설명을 하기 위해 쌍성에 대해 조금 더 알아보도록 하겠다.
사실 밤하늘을 관찰하면 쉽게 쌍성(雙星, binary star)을 발견할 수 있다.
다시 한번 말한다면 쌍성이란 두개의 별이 서로 중력에 의해 함께 도는 별을 지칭한다.
쌍성은 주성(主星)과 동반성(同伴星)으로 이루어지며, 주성은 보통 밝고 무거운별을 말하고 동반성은 주성에 비해 어둡고 가벼운 별을 가리킨다.
쌍성을 통해 우리는 별의 진화과정, 별의 특성, 블랙홀의 유무등을 간접적으로 연구해낼 수 있다.
쌍성은 그 관측되는 방법에 따라서 안시쌍성(Visual binaries), 분광쌍성(Spectroscopic binaries), 식쌍성(Eclipsing binaries), 천문측성학적 쌍성(Astrometric binaries)이 있다.
안시쌍성은 망원경을 통해 시각적으로 분리되어 보이는 별이다. 겉보기 쌍성은 이렇게 분리되어 보이지만 실제로는 주성,동반성관계가 아니라 완전히 물리적으로 떨어진 별이기 때문에 안시쌍성이라고 할 수 없다. 안시쌍성은 실제로 그들의 중력에 의해 계속 위치를 바꿔가며 서로 회전한다. 대표적인 쌍성으로는 겉보기 밝기가 가장 밝은 시리우스(천랑성, Sirius) 이다. 시리우스는 눈으로 보면 1개의 별이지만 Hubble우주 망원경으로 보면 두개로 분리되어 보인다. 전갈자리 으뜸별(α성) 인 안타레스(Antares)도 마찬가지 이다.
시리우스, 시리우스A는 밝은 별이며 그 왼쪽 아래에 있는 어두운 별이 시리우스 B이다. 이 두 별은 서로 공전하는 안시쌍성이다.
분광쌍성은 아무리 큰 망원경으로 봐도 1개인 것처럼 밖에 안보이지만 스펙트럼 분석을 통해 쌍성인 것이 밝혀진 쌍성을 말한다. 이는 도플러 효과에 의해 관측할 수 있는데 흡수선의 위치가 교대로 바뀌는 현상으로 쌍성을 판별한다. 대표적인 분광쌍성으로는 페르세우스 β인 알골을 들 수 있다. 주기는 2일 20시간 49분이다.
식쌍성은 분광쌍성중에서 궤도면이 관측자(지구방향)의 시선방향에 가까와 두 별이 서로 가리는 현상에 의해 밝기가 어두워지고 밝아짐이 나타나는 쌍성이다. 지구에서 관측되는 월식이나 일식처럼 어느 천체가 또 다른 천체를 가려서 생겨나는 현상이므로 식쌍성이라고 한다.
천문측성학적 쌍성은 동반성은 안보이나 주성이 꼭 쌍성인 것 처럼 움직이는 항성을 말한다.
쌍성은 물리적으로 안정된 상태가 되기 쉽기 때문에 많은 별들이 쌍성계를 이루고 있다.
앞서 말했지만 쌍성이 아닌 3개 이상의 다중성계는 불안한 상태의 계를 이룰 가능성이 많기 때문에 쉽게 만들어지지 않는다.
4개의 별이 하나의 중력권안에서 서로 규칙적으로 도는 경우는 드물고 HD 98800 처럼 2개씩 쌍을 지어서 서로 돌고 또 그 2개는 다른 2개 각각이 하나의 질점인 것처럼 서로 또 돈다. 3중성계도 마찬가지로 주로 2개의 별이 서로 보통쌍성처럼 돌고 또 한개의 별은 그 두 별을 1개의 질점인 것처럼 두개별 주위를 공전하게 된다. 말이 참어렵다. ㅎㅎㅎ
어쨌든 이것만은 알자.
현대 천문학에 있어서 쌍성은 훌륭한 천문학적 가치를 가진다. 왜냐하면 쌍성을 통해 별의 특성의 많은 부분을 알아낼 수 있기 대문이다. 물론 많은 부분에서 이미 연구가 끝났지만 아직도 중력렌즈(gravitational lens)와 같은 다양한 연구 방법에 의해 다른 각도에서 연구되기도 한다. 우리나라에서도 훌륭한 천문학자들이 많이 나와 우리가 알지 못했던 항성(별)의 물리학적 특성을 알아내고 전혀 새로운 물리학 이론을 도출하는데 기여할 수 있으면 좋겠다.
참고 사이트
Multiple Star (다중성계) - http://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_star
Double Star (이중성) - http://en.wikipedia.org/wiki/Double_star
Binary Star (쌍성) - http://en.wikipedia.org/wiki/Binary_star
위 사진 출처 - http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap070730.html
HD 98800 : http://www.journals.uchicago.edu/apj/jo ··· 216guest
글쓴이 : 지돌스타 (http://blog.jidolstar.com/175 )
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