청색초거성

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좌측에서 우측으로: 평범한 적색 왜성, 태양, B형 주계열성, R 136a1. 부피 측면에서 R 136a1는 우주에서 가장 큰 천체는 아니다. 반지름에 있어서 발견된 별들 중 최고로 큰 것은 큰개자리 VY이다.
벨라트릭스(좌측 상단)는 대표적인 청색 초거성이다.

청색 초거성(靑色超巨星, Blue supergiant)은 분광형 O 또는 B에 속하면서, 광도분류 I에 들어가는 초거성이다.

물리적 특징[편집]

청색 초거성들은 매우 뜨겁고 밝으며 표면 온도는 2만 ~ 5만 켈빈에 이른다. 질량은 보통 태양의 10배에서 50배 사이에 이르며 헤르츠스프룽-러셀 도표의 좌상단을 차지한다. 반지름은 대략 태양의 25배가량 된다. 이들은 알려져 있는 우주의 천체들 중 가장 밝고, 희귀한 존재들이다[1]. 질량이 매우 크기 때문에 청색 초거성들은 길어야 수백만 년 정도의 짧은 일생을 살며, 산개 성단, 은하의 나선팔, 불규칙 은하 등과 같이 젊은 우주 구조에서 주로 발견된다. 반면 늙은 별들이 모여 있는 것으로 생각되는 타원 은하, 구상 성단, 은하핵 등지에서는 거의 발견되지 않는다[2].

대표적인 청색 초거성으로 오리온자리에서 가장 밝은 별인 리겔을 들 수 있다. 리겔의 질량은 태양의 20배이며 밝기는 6만 배 정도이다. 희귀하고 짧게 삶에도 불구하고 이들은 밤하늘에 맨눈으로 보이는 별들 중 많은 비율을 차지하는데, 그 이유는 이들은 매우 밝기 때문에 멀리 떨어져 있어도 잘 보이기 때문이다[3].

진화 과정[편집]

청색 초거성은 질량이 큰 별이 죽어가면서 느린 속도로 내부 연료를 태우는 단계이다. 중심핵의 수소 연소 반응 속도가 약간 느려지면 항성은 수축하는데, 줄어든 표면적에서 같은 양의 복사 에너지가 발산되므로 표면의 온도는 높아지고 청색으로 빛나게 된다. 적색 초거성이 어떤 이유로 연소 속도가 느려지면 청색 초거성으로 수축하게 되며, 반대 현상이 벌어질 수도 있는데 이때 적색 초거성은 산산조각나면서 중심부에 펄서가 남게 된다[4].

적색 초거성에서 나오는 항성풍이 밀도 높고 느린 반면, 청색 초거성에서 나오는 항성풍은 빠르지만 성기다. 적색 초거성이 쭈그러들어 청색 초거성이 되면, 청색 초거성에서 뒤늦게 발산되는 항성풍은 이전 적색 초거성 시절 방출한 느린 항성풍을 쫓아가 서로 충돌하며 이로 인해 얇은 껍질 모양이 항성 주위에 둘린 모양을 형성한다. 현재 관측되고 있는 청색 초거성의 대부분은 주변에 이와 같은 구조를 지니고 있기 때문에, 모든 청색 초거성은 한 때 적색 초거성이었던 시절이 있었을 것으로 추측하고 있다.

질량이 큰 항성은 죽음에 가까워지면서 적색 초거성(팽창된 상태, 느리고 밀도 높은 항성풍)과 청색 초거성(수축된 상태, 빠르고 성긴 항성풍) 단계를 여러 차례 왔다갔다 하며, 자신의 주변에 고리 모양의 껍질 구조를 형성한다. 청색과 적색을 오가는 중간 단계에서 항성의 표면 색은 백색 또는 황색을 보일 수도 있는데, 대표적인 예로 폴라리스가 있다. 이들 초거성들은 초신성으로 최후를 맞지만, 태양 질량 8배에서 12배 사이의 천체들 중 극히 일부는 산소-네온 백색왜성으로 진화한다. 이론상으로 작은 규모의 초신성 폭발로 끝을 맺어야 할 이런 천체들이 희귀한 백색왜성 형태로 최종 진화하는 이유는 확실히 밝혀지지는 않았다. 다만 이론적으로 충분하지는 않으나, 초거성 단계에서 상당량의 질량을 방출했으며 이로 인해 줄어든 몸집 때문에 초신성 폭발을 일으킬 수 없게 되었다는 논리가 있다. 초신성 진행 과정은 항성의 외포층 상태와 관련이 없으며, 청색 초거성이나 적색 초거성 모두 초신성으로 진화할 수 있다[5].

적색 초거성이 청색 초거성보다 더 오랜 시간 동안 존재하는 형태이기 때문에, 우주에서 관측되는 초거성은 대부분 적색을 띤다. 이전에는 초신성 폭발의 모체는 모두 적색 초거성으로 생각하고 있었으나, 초신성 1987A는 B3 분광형의 청색 초거성이 폭발한 것으로 밝혀졌다[6].

주석[편집]

  1. Zoom astronomy blue stars to maroon
  2. Blue supergiant
  3. Science fact-blue superignats
  4. Black-hole vs. blue uspergiant
  5. planet orbiting blue supergiants
  6. Galactic Twins of the Nebula Around SN 1987A: Hints that LBVs may be supernova 2007-05.

읽어보기[편집]