북극성은 실제 세개의 별 시스템이다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-08-27 10:55:43
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- 북극성은 실제 질량을 감안할 때보다 더 밝다. 별의 표면도 예상외로 얼룩덜룩
- 북극성 A에는 바로 밝기가 규칙적으로 변하는 별인 세페이드 별이다.
- 북극성의 반경과 광도는 약 4일을 주기로 진동
- 북극성 Polaris Aa의 질량은 태양질량의 5.13배
그러나 지금까지 이것은 우리에게 가장 가까운 세페이드(Cepheiden)인 북극성(Polar Star)에 대해서 제한된 범위에서만 가능했다. 문제는 그러한 별의 질량은 가까운 동반성이 있을 때 가장 잘 결정될 수 있다. 그런 다음 두 별의 미묘한 흔들림은 서로에 대한 중력 영향이 얼마나 강한지, 따라서 질량도 드러낸다. 그러나 Polaris A는 삼중 시스템의 일부이기 때문에 모든 것이 복잡하다. 더 크고 눈에 잘 띄는 파트너 스타 Polaris B는 더 정확한 시선 속도 측정을 하기에는 너무 멀리 궤도를 돌고 있다.
북극성의 두 번째 짝은 2006년에야 발견됐다. Polaris Ab는 훨씬 더 어둡고 작으며 상대적으로 Polaris에 가까운 궤도를 돌고 있다. 매사추세츠 스미소니언 천체물리학 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory)의 주저자인 낸시 레마지 에반스(Nancy Remage Evans)는 “두 별 사이의 작은 거리와 큰 밝기 대비로 인해 이 쌍성계를 해결하기가 매우 어렵다”고 설명했다.
폴라리스는 생각보다 밝다.
이것이 바로 Evans와 그녀의 팀이 전례 없는 정확성으로 달성한 것이다. 관측을 위해 천문학자들은 캘리포니아에 있는 CHARA 배열(고각해상도 천문학 센터)의 6개 결합 망원경을 사용했다. 모두 합쳐서 330미터 망원경에 해당한다. 이러한 고해상도 덕분에 천문학자들은 Polaris Aa를 더 작은 파트너로부터 분리하고 질량을 더 정확하게 결정할 수 있었다.
결과:
북극성 Polaris Aa의 질량은 태양질량의 5.13배에 달하며, 실제 이 질량에서 나타나는 것보다 더 밝다. 천문학자들은 “이 행성의 광도는 진화 상태를 기반으로 예측한 것보다 최소 0.4등급 더 높다”고 말했다. 이로 인해 북극성은 질량과 광도가 변광성의 패턴과 정확히 일치하지 않는 두 번째 세페이드가 된다.
세페이드에게 특이한 별 점(點)
또 다른 놀라움은 CHARA 배열의 고해상도 이미지를 통해 북극성의 항성 표면을 처음으로 볼 수 있다는 것이다. 이는 예상보다 덜 균질한 것으로 나타났다. "우리의 이미지는 시간이 지남에 따라 변하는 표면의 크고 밝은 점과 어두운 점을 드러냈다"고 CHARA 어레이 책임자인 공동 저자 Gail Schaefer가 보고했다. 이는 세페이드에게는 매우 이례적인 일이다.
천문학자들은 “폴라리스 Aa의 가스층은 종종 항성 활동의 지표를 가지고 있는 고정된 초거성의 가스층과 더 유사하다”고 기술했다. 이것은 북극성의 몇 가지 특성에 대한 가능한 설명이다. 북극성의 흑점과 관련 자기 활동은 왜 북극성에서 나오는 빛이 대부분의 다른 세페이드보다 더 편광되어 있는지 설명할 수 있다. 엑스레이에서 북극성이 보이는 것도 이 때문일 수 있다.
북극성이 왜 별점과 다른 특징을 보이는지는 아직 명확하지 않다. “우리는 앞으로도 계속해서 북극성을 관찰할 계획이다”고 공동 저자인 미시간 대학의 John Monnier는 말했다. "우리는 북극성 표면에 반점을 일으키는 메커니즘을 더 잘 이해하기를 바란다.“
(The Asphysical Journal, 2024; doi: 10.3847/1538-4357/ad5e7a)
출처: Georgia State University
- 북극성은 실제 질량을 감안할 때보다 더 밝다. 별의 표면도 예상외로 얼룩덜룩
- 북극성 A에는 바로 밝기가 규칙적으로 변하는 별인 세페이드 별이다.
- 북극성의 반경과 광도는 약 4일을 주기로 진동
- 북극성 Polaris Aa의 질량은 태양질량의 5.13배
북극성 표면이 얼룩덜룩하다.
Polarstern은 예상보다 더 밝고 일관성이 없다.
천문학자들은 처음으로 북극성의 질량, 궤도 및 모양을 더 정확하게 결정했으며 놀라운 것을 발견했다. 북극성은 실제 질량을 감안할 때보다 더 밝다. 별의 표면도 예상외로 얼룩덜룩하다. 이는 북극성과 같은 변광성에서는 이례적인 현상이다. 연구팀이 "천체물리학 저널"에 보고한 것처럼 이는 이전 관찰의 일부 불일치를 설명할 수 있다.
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| ▲ 북두칠성의 북극성은 우리에게 북쪽 방향을 보여줄 뿐만 아니라 매우 특이한 특성을 가지고 있다. |
북극성 폴라리스(North Star Polaris)는 밤하늘에서 가장 밝고 눈에 띄는 별 중 하나다. 그것은 우리에게 작은 국자(Little Dipper)로 알려진 별자리 작은 곰의 꼬리 끝을 형성하며 수세기 동안 북쪽 방향을 나타내는 표시 역할을 해왔다. 하지만 북극성 A에는 또 다른 특징이 있다. 바로 밝기가 규칙적으로 변하는 별인 세페이드 별이다. 북극성의 반경과 광도는 약 4일을 주기로 진동한다.
이러한 변광성에서 맥동 속도는 질량 및 광도와 직접적으로 연관돼 있다. 이를 통해 세페이드의 거리를 매우 정확하게 측정할 수 있다. 이는 우주에서 중요한 거리 표시 역할을 한다. 그들은 무엇보다도 우주 팽창과 허블 상수를 측정하는 데 사용된다. 그러므로 그러한 변광성의 질량과 광도를 가능한 한 정확하게 결정하는 것이 중요하다.
세 개의 별 시스템
그러나 지금까지 이것은 우리에게 가장 가까운 세페이드(Cepheiden)인 북극성(Polar Star)에 대해서 제한된 범위에서만 가능했다. 문제는 그러한 별의 질량은 가까운 동반성이 있을 때 가장 잘 결정될 수 있다. 그런 다음 두 별의 미묘한 흔들림은 서로에 대한 중력 영향이 얼마나 강한지, 따라서 질량도 드러낸다. 그러나 Polaris A는 삼중 시스템의 일부이기 때문에 모든 것이 복잡하다. 더 크고 눈에 잘 띄는 파트너 스타 Polaris B는 더 정확한 시선 속도 측정을 하기에는 너무 멀리 궤도를 돌고 있다.
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| ▲ 북극성은 실제로 삼중성계이니다. © NASA/ESA/허블, G. 베이컨(STScI) |
북극성의 두 번째 짝은 2006년에야 발견됐다. Polaris Ab는 훨씬 더 어둡고 작으며 상대적으로 Polaris에 가까운 궤도를 돌고 있다. 매사추세츠 스미소니언 천체물리학 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory)의 주저자인 낸시 레마지 에반스(Nancy Remage Evans)는 “두 별 사이의 작은 거리와 큰 밝기 대비로 인해 이 쌍성계를 해결하기가 매우 어렵다”고 설명했다.
폴라리스는 생각보다 밝다.
이것이 바로 Evans와 그녀의 팀이 전례 없는 정확성으로 달성한 것이다. 관측을 위해 천문학자들은 캘리포니아에 있는 CHARA 배열(고각해상도 천문학 센터)의 6개 결합 망원경을 사용했다. 모두 합쳐서 330미터 망원경에 해당한다. 이러한 고해상도 덕분에 천문학자들은 Polaris Aa를 더 작은 파트너로부터 분리하고 질량을 더 정확하게 결정할 수 있었다.
결과:
북극성 Polaris Aa의 질량은 태양질량의 5.13배에 달하며, 실제 이 질량에서 나타나는 것보다 더 밝다. 천문학자들은 “이 행성의 광도는 진화 상태를 기반으로 예측한 것보다 최소 0.4등급 더 높다”고 말했다. 이로 인해 북극성은 질량과 광도가 변광성의 패턴과 정확히 일치하지 않는 두 번째 세페이드가 된다.
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| ▲ 2021년 4월 2일, 2021년 4월 3일, 2021년 4월 4일의 병합 데이터 세트에 SURFING(왼쪽)과 ROTIR(오른쪽)을 사용하여 재구성한 폴라리스 Aa의 표면 이미지 (출처: 관련논문 The Orbit and Dynamical Mass of Polaris: Observations with the CHARA Array / Astrophysical Journal) |
세페이드에게 특이한 별 점(點)
또 다른 놀라움은 CHARA 배열의 고해상도 이미지를 통해 북극성의 항성 표면을 처음으로 볼 수 있다는 것이다. 이는 예상보다 덜 균질한 것으로 나타났다. "우리의 이미지는 시간이 지남에 따라 변하는 표면의 크고 밝은 점과 어두운 점을 드러냈다"고 CHARA 어레이 책임자인 공동 저자 Gail Schaefer가 보고했다. 이는 세페이드에게는 매우 이례적인 일이다.
천문학자들은 “폴라리스 Aa의 가스층은 종종 항성 활동의 지표를 가지고 있는 고정된 초거성의 가스층과 더 유사하다”고 기술했다. 이것은 북극성의 몇 가지 특성에 대한 가능한 설명이다. 북극성의 흑점과 관련 자기 활동은 왜 북극성에서 나오는 빛이 대부분의 다른 세페이드보다 더 편광되어 있는지 설명할 수 있다. 엑스레이에서 북극성이 보이는 것도 이 때문일 수 있다.
북극성이 왜 별점과 다른 특징을 보이는지는 아직 명확하지 않다. “우리는 앞으로도 계속해서 북극성을 관찰할 계획이다”고 공동 저자인 미시간 대학의 John Monnier는 말했다. "우리는 북극성 표면에 반점을 일으키는 메커니즘을 더 잘 이해하기를 바란다.“
(The Asphysical Journal, 2024; doi: 10.3847/1538-4357/ad5e7a)
출처: Georgia State University
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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