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2012년 5월 26일 토요일

우주 이야기 30 - 태양계의 이웃을 찾아서 12



 
 사실 태양계의 이웃 별들을 소개하는 연재 포스트를 작성하면서 고민한게 과연 어디까지가 이웃이라는 점입니다. 1광년만 해도 인간이 상상하기 힘들 정도로 긴 거리이지만 가장 가까운 이웃 별도 4.3광년 떨어져 있는지라 이웃이라고 하면 수십 광년내의 별을 말하는 것이겠죠. 일단 이 포스트에서는 제가 임의로 약 30광년내의 이웃 별들 수백개 중 일부를 소개했습니다. 앞으로 10 - 15 파섹, 그러니까 약 50광년 이내 (정확히 48.9 광년) 의 이웃별들을 추가로 소개할 생각입니다. 그럼 이전처럼 편의상 존칭은 생략합니다.




 21. 폴룩스 (Pollux)


 지구에서 약 33.7 광년, 혹은 10.3 파섹 정도 떨어진 별 가운데 폴룩스라는 별이 있다. 쌍둥이 자리에 위치한 폴룩스는 쌍둥이 자리 베타 별로써 (β Gem / β Geminorum /Beta Geminorum) 베이어 명명법에 따르면 쌍둥이 자리에서 두번째로 밝은 별이 되야 하지만 실제로는 쌍둥이 자리 알파별인 카스토르 보다 밝아서 가장 밝은 별이다.


 잠시 카스토르와 같이 그 명칭의 유래에 대해서 알아보자. 그리스 신화에 따르면 쌍둥이 형제인 카스토르와 폴룩스는 어미니 레다 (Leda) 에게서 태어났는데, 신화이니 가능한 이야기이도 하겠지만 아버지는 달랐다. 폴룩스의 아버지는 제우스로 그로 인해 폴룩스는 불사의 존재였지만 카스토르의 아버지는 평범한 인간이었다. 따라서 형제인 카스토르는 수명이 정해진 보통의 인간 이었다.


 그런데 카스토르가 죽자 그 형제인 폴룩스가 이를 불쌍히 여겨 아버지인 제우스에게 자신의 불사의 힘을 나누어 주기를 희망했고, 제우스가 이를 받아들여 이들을 모두 불사의 몸으로 만든 후 쌍둥이 자리의 두 별로 승화시켰다고 한다.



(루시푸스의 딸들을 납치하는 카스토르와 폴룩스 형제. 우애 좋은 형제이긴 하지만 좋은 일만 한건 아닌 듯. 이 부조는 서기 160년경 로마 시대의 것이다.  I, the copyright holder of this work, hereby release it into the public domain. This applies worldwide )


 사실 항성 카스토르는 신화에서와는 달리 폴룩스와는 전혀 다르다고 할 수 있다. 폴룩스가 하나의 오랜지색 거성인 반면 카스토르는 여섯개의 별이 모은 복잡한 성계이기 때문이다. 아무튼 신화는 이쯤에서 넘어가고 항성 폴룩스 자체에 대한 설명을 계속하겠다.



 폴룩스는 단독으로 존재하는 오랜지색 거성 (Orange giant star) 로 분광형은  K0IIIb 이다. 아마도 이 별은 거성이 되기 전엔 A형의 주계열성이었던 것으로 생각된다. 그 질량은 태양의 1.86 배이며, 지름은 태양의 8배, 그리고 밝기는 태양의 32배이다. 표면온도는 4865K 이며 자전 주기는 38일 정도로 생각된다. 현재 예상되기로는 이 별은 결국 적색 거성 단계로 진행할 것으로 생각된다. 그러니 우리는 황혼기의 별을 보고 있는 것이다. 비록 인류가 그것을 살아서 볼지 모르지만 이 별은 태양 보다 먼저 적색 거성과 백색왜성의 단계를 태양의 근처에서 진행하게 될 것이다.



 2006년에는 폴룩스에 주변을 도는 외계 행성이 존재한다는 것이 확인되었다. (Pollux b 가 정식 명칭이지만 그리스어의 다른 이름인 Polydeuces 도 쓰이기도 한다) 이 외계 행성은 목성 질량의 2.3 ± 0.45  배이며, 공전 주기는 약 1.64AU, 주기는 590일 정도로 생각된다. 만약 이 행성 주위를 도는 위성이 있더라도 너무 뜨거워서 생명체가 살기에는 적합하지 않을 것이다.


 사실 폴룩스가 오랜지색 거성이 되기 전까진 태양보다 약간 더 뜨거웠기 때문에 생명체가 행성 폴룩스 b 의 위성에 존재했을 수도 있다. 그러나 현재 폴룩스는 뜨거워졌고, 현재는 폴룩스 b 의 위치에서는 태양의 16배나 밝게 빛날 것이다. 따라서 혹여 생명체가 있었다면 모성인 폴룩스가 너무 뜨거워져 지금쯤은 모두 전멸했을 것이다.


 그런데 이것은 결국 미래의 지구에 닥칠 운명이기도 하다. 우리는 폴룩스에서 지구의 미래를 미리 보고 있는 셈이다.




(폴룩스와 태양의 크기 비교, 왼쪽 위의 작은 노란 색이 태양이다. 오랜지색 거성인 폴룩스와 크기를 비교해보자. 상기 파일은 저자에 의해 public domain 으로 공개됨. )






 22. 물고기자리 54 (54 Piscium)



 물고기자리 54는 지구에서 36광년 떨어진 오랜지색 왜성 (Orange dwarf star) 이다. 분광형은 K0V 이다. 질량은 태양 질량의 79% 정도이며, 지름은 태양의 86%, 밝기는 48% 정도이다. 한마디로 태양 보다 약간 작고 어두운 별이다. 겉보기 등급은 5.80 이고 절대 등급은 5.65 이다. 자전주기는 48일 정도로 느리다. 이 항성은 추정 나이가 약 51억년으로 태양 보다 약간 더 나이가 많은 것으로 생각된다.



(물고기자리 54와 태양의 비교, 태양이 왼쪽이다. 물고기자리 54는 태양보다 약간 작은 별이다.  CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시   저자   R.J. Hall)




 이 평범한 오랜지색 왜성이 주목을 끈 것은 2002년 외계 행성의 존재가 의심되면서 부터다. 다시 2006년에는 동반 갈색 왜성의 존재도 밝혀졌다. 스피처 우주 망원경이 직접 그 모습을 포착한 물고기자리 54B 는 목성 질량의 약 50배 정도로 생각된다. 물고기자리 54B 가 모성에서 떨어진 거리는 약 476 AU 정도이다. 과학자들은 이 갈색 왜성의 표면 온도가 섭씨 약 500 - 600도 정도이며, 메탄 갈색 왜성 (Methane brown dwarf) 이라고 생각하고 있다. 분광형은 T7.5V 이다.



(물고기자리 54A 와 갈색 왜성 물고기자리 54B 의 스피처 우주 망원경 영상. 갈색 왜성 물고기자리 54B 는 흰색 원안에 있다 This file is in the public domain because it was created by NASA.  )



 외계 행성 물고기자리 54b (Piscium 54b) 는 2002년 외계 행성 탐사 권위자인 제프리 마시 (Geoffrey Marcy) 의 팀에 의해 발견되었다. 질량은 목성의 20% 정도이며 그 궤도는 평균 0.28AU 에 불과하여 태양계로 치면 수성 궤도 안쪽으로 돌고 있는 셈이다. 궤도 이심률은 매우 커서 0.63 이었다.


 이렇게 공전 궤도가 찌그러진 이유를 처음에는 몰랐는데, 훗날 2006년 주위의 갈색 왜성이 밝혀지면서 그 중력에 의한 영향으로 밝혀졌다. 사실 외계 행성 탐사에서 갈색 왜성이 외계 행성 보다 더 늦게 발견된 첫번째 사례가 바로 물고기자리 54b 이다.



(물고기자리 54A 주위를 도는 외계행성 물고기자리 54b 와 더 멀리서 공전하는 갈색 왜성 물고기자리 54B 의 컨셉아트  This file is in the public domain because it was created by NASA )




 과학자들은 물고기자리 54의 거주 가능 지역이 0.5-0.6 AU 주변에 있다고 생각하고 있다. 따라서 이곳에 아직 우리가 발견하지 못한 지구 크기의 행성이 있을 가능성이 있다. 만약 그렇다면 더욱 큰 외계 행성 물고기자리 54b 와 1:2 궤도 공조를 하고 있을 가능성이 높다. 물고기 자리 54의 나이가 51억년 정도로 상당히 길기 때문에 어쩌면 상당히 발전된 생명체가 존재할 가능성이 있다고 하겠다. 앞으로의 연구를 기대해 본다.




출처 : Wiki/NASA

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