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2014년 2월 23일 일요일

우주 이야기 220 - 초거성이 만든 거대 충격파



 카시오페아 자리 방면으로 지구에서 약 4000 광년 정도 떨어진 카파 카시오페아 (Kappa Cassiopeiae (κ Cas, κ Cassiopeiae)) 매우 밝고 뜨거운 별입니다. 지구에서는 거리 때문에 겉보기 등급이 4 등급 수준이지만 실제로는 태양 보다 33 만배 정도 밝은 별로 표면 온도는 21500 K (분광형 B1Iae ) 에 달합니다. 그리고 초기 B 형 초거성 단계 (Early B Supergiants) 로 주변으로 강력한 항성풍을 뿜어내고 있습니다.


 초거성 (Supergiant) 는 보통 태양 질량의 8 - 12 배 정도 이상에 밝기는 10000 배 이상, 지름은 30 - 50 배 정도 이상인 경우를 의미합니다. 카파 카시오페아 역시 태양 지름의 40 배 수준으로 부풀어 오른 것으로 생각되며 슬슬 짧고 격렬한 생애의 후반기로 접어들고 있는 것으로 보입니다. 하지만 천문학자들이 이 별에 주목하는 것은 단지 그것 때문만은 아닙니다. 


 이 별의 진짜 특이한 점은 이렇게 크고 밝은 별이 아주 빠른 속도로 이동하고 있다는 것입니다. 지구에서의 상대속도는 빠르지 않지만 주변의 다른 별과 비교한 상대속도는 무려 1100 km/s 에 달합니다. 이 말을 뒤집으면 한 시간 동안만 396 만 km 를 이동하는 셈이며 광속의 0.3 % 에 달하는 속도로 이동한다는 것과 비슷합니다.


 스피처 우주 망원경은 이 별의 진행 방향 앞으로 강력한 뱃머리 쇼크 (Bow Shock) 를 관측했습니다. 뱃머리 쇼크라고 한글로 번역하면 이상하지만 이는 천체의 앞쪽에서 만들어지는 충격파를 의미하며 지구에서는 지구 자기장과 태양풍과의 상호 작용으로 발생합니다. 카파 카시오페아의 경우는 이 별의 빠른 이동 속도와 강력한 항성풍, 은하 자기장, 그리고 주면의 가스/먼지와의 상호작용으로 인해 거대한 아치 모양의 뱃머리 쇼크가 관찰됩니다. 



(카파 카시오페아 주변의 거대한 충격파, 붉은색 아크  The red arc in this infrared image from NASA's Spitzer Space Telescope is a giant shock wave, created by a speeding star known as Kappa Cassiopeiae. For this Spitzer image, infrared light at wavelengths of 3.6 and 4.5 microns is rendered in blue, 8.0 microns in green, and 24 microns in red.  Image Credit: NASA/JPL-Caltech )    


(참고로 보는 지구의 뱃머리 충격파. 태양풍과 지구 자기장의 상호 작용으로 발생하나 눈으로는 관측할 수 없음.    Credit : NASA ) 


 스피처 우주 망원경은 카파 카시오페아에서 무려 별에서 4 광년 떨어진 지점까지 존재하는 뱃머리 쇼크를 관측했습니다. 비록 적외선 영역 관측이지만 이렇게 크고 명확한 뱃머리 쇼크는 쉽게 관측할 수 없는 것입니다. 이와 같은 거대한 뱃머리 쇼크는 항성풍이 주변 은하 자기장이나 성간 물질과 어떻게 작용하고 있는지 알려줄 수 있는 귀중한 정보로써 초거성의 항성풍에 대한 귀중한 정보를 제공할 것으로 생각됩니다. 


 아무튼 4 광년 정도면 태양에서 가장 가까운 별인 알파 센타우리까지의 거리인데 이 정도에서 항성의 충격파가 관측된다는 사실도 놀랍습니다. 확실히 우주의 스케일은 인간으로써는 감을 잡기가 어려운 수준인 것 같습니다. 


 참고 




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