항성계

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항성계(star system, stellar system,恒星系)는 서로의 중력에 묶여서 질량중심을 기준으로 공전을 하는 항성들을 일컫는 말이다. 다수의 항성들이 중력에 묶여 있는 상태는 보통 성단(성단은 다시 산개성단구상성단으로 나뉜다) 또는 은하계라고 부르며, 넓게 보면 이들까지 항성계에 포함시킬 수 있다. 단독성 주위를 공전하는 행성계를 포함하여 일컫기도 한다.

동역학적 관점[편집]

동역학적 관점으로 볼 때 별이 세 개 이상 모여서 이루어지는 계(系)는 쌍성계보다 불안정하다. 그 원인으로 다체문제를 들 수 있다. 불안정한 궤도를 도는 항성들은 어떤 원인으로 서로 가까워질 경우 공전속도가 증가하며, 그로 인해 한 항성이 항성계에서 이탈하는 일이 발생하게 된다. 따라서 안정되게 세 개 이상의 별이 존속하려면 항성계는 '계층화'되어 있어야 한다. 계층화란 위성-행성-태양의 관계처럼, 2개 이상의 항성들이 서로의 질량중심을 돌면서 작은 항성계를 만들고, 이 작은 항성계는 다시 더 큰 항성계 내에서 주성과 함께 질량중심을 도는 것이다.

구상성단은하 내 항성들은 훨씬 더 복잡한 동역학적 원리로 움직인다.

쌍성계[편집]

2개의 항성으로 구성된 항성계를 쌍성계(binary star system,雙星系)라고 한다. 기조력이나 다른 천체로부터의 중력간섭, 항성간 질량 교환이 없을 경우 쌍성계는 안정되게 존속하며, 두 별은 질량중심을 기준으로 타원형의 궤도를 따라 공전한다. (이체문제 참조)

쌍성계의 예로 시리우스, 프로키온, 백조자리 X-1, 알파 센타우리(프록시마 센타우리 제외) 등이 있다. 이 중 백조자리 X-1은 둘 중 하나가 블랙홀로 추측된다.

다중성계[편집]

HD 188753의 모습. 반성 두 개는 작은 항성계를 구성하고 있다.

다중성계(多重星系,multiple star system)는 3개 이상의 항성으로 구성된 항성계를 말한다. 항성의 갯수에 따라 삼중성계, 사중성계, 오중성계, 육중성계, 칠중성계 등으로 일컫는다.

현재 관측 결과는 삼중성계가 다중성계 중 대부분을 차지한다. 계의 구성원 숫자가 늘수록 그 계의 사례는 급격히 줄어든다. 그러나, 이 관측 기록은 관측 대상이 한 쪽으로 치우친 결과이기 때문에, 실제 다중성계의 구성 비율이 어떤지는 정확하지 않다.

앞에서 언급한 동역학적 불안정성 때문에, 발견되는 다중성계는 보통 계층구조를 이루고 있다. 삼중성계가 가장 흔한데, 이들의 일반적인 구조는 질량이 큰 주성 주위를 반성계(伴星系) - 질량이 작은 별 두 개가 서로를 돌고 있는 것 - 가 다시 돌고 있는 형태이다. 사중성계 이상의 경우도 계층구조를 이루고 있다. 예를 들면, 육중성계인 카스토르의 경우 분광쌍성인 주성 주위를 다시 분광쌍성 2개가 돌고 있다. 육중성계의 또 다른 예로 ADS 9731을 들 수 있는데, 여기는 삼중성계 두 개로 구성되어 있는데, 각각의 삼중성계는 주성 주위를 도는 분광쌍성으로 이루어져 있다.

대표적인 예[편집]

쌍성계[편집]

삼중성계[편집]

  • 폴라리스. 삼중성으로, 멀리 떨어진 반성과 매우 가까이 붙어 돌고 있는 분광쌍성이 있다. 이 중 가까운 반성은 2006년 허블 우주 망원경이 영상을 분석하여 존재를 알아냈다.
  • 센타우루스자리 알파. A와 B로 이루어진 쌍성계를, 적색왜성 프록시마가 멀리서 돌고 있는 형태이다. A와 B는 근접거리 11천문단위, 가장 멀리 떨어질 때 36천문단위의 거리를 보이면서 질량중심을 공전한다. 프록시마는 15,000천문단위 떨어져 있다. 이는 항성과 항성 사이의 거리와 비교할 때는 매우 가깝지만, 중력으로 묶여 있다고 보기에는 먼 거리이기도 하다. 따라서 프록시마와 A,B가 하나의 항성계인지에 대해서는 현재 논란이 있다.
  • HD 188753백조자리에 있는 별로 지구에서 149광년 떨어져 있는 삼중성계이다. 이 계는 HD 188753A(황색 주계열성), HD 188753B(오렌지색 주계열성), HD 188753C(적색 왜성) 세 개로 구성되어 있다. B와 C는 서로를 156일에 한 번 공전하며, 이 둘은 한 덩어리가 되어 주성 A 주위를 25.7년에 한 번 공전한다.

사중성계[편집]

오중성계[편집]

육중성계[편집]

  • 카스토르. 분광쌍성 3개로 이루어진 항성계이다.
  • 미자르. 미자르는 분광쌍성 2개가 서로를 돌고 있는 형태이다. 원래 미자르가 쌍성이라는 사실을 1650년 지오반니 바티스타 리치올리가 최초로 밝혀낸 것으로 알려졌으나, 그보다 베네테토 카스텔리갈릴레오 갈릴레이가 먼저 이 사실을 발견했을 가능성이 크다. 이후 A와 B성을 분광학적 방법을 이용하여 관측한 결과, 각각 두 개의 쌍성으로 이루어져서 전체는 4개의 항성으로 이루어진 사중성계임을 알게 되었다. 그런데 2009년 연구결과로 안시쌍성인줄 알았던 알코르가 미자르의 중력에 잡혀있다는 것을 알게되었고 알코르 또한 쌍성계임이 밝혀져 전체가 미자르 Aa,Ab,Ba,Bb, 알코르 A,B로 총 육중성계임을 알게 되었다.

큰부리새자리 베타. 눈으로 보이는 2개의 별 중 밝은 별이 5중성이다.

읽어보기[편집]