23. 아크투루스 (Arcturus)
아크투루스는 밤하늘에서 3번째로 밝은 별이다.(알파 센타우리를 하나의 별로 치면 4번째) 따라서 이전부터 매우 잘알려져 있는 별이기도 하다. 북쪽 하늘에서 아주 잘 보이는 만큼 처녀자리 스피카, 북두 칠성과 더불어 봄의 대곡선을 이루는 별이기도 하다. 태양에서의 거리는 36.7 ± 0.3 광년 으로 겉보기 등급은 -0.05 이며 절대 등급도 - 0.29 의 꽤 밝은 별이다. 목동 자리에 위치하고 있으며 그래서 목동자리 알파별이라고 한다. (α Boo / α Boötis /Alpha Boötis)
이 별은 지구에서 가장 가까운 적색 거성 (Red Giant) 이다. 하지만 아직 완전히 적색 거성 단계라기 보다는 오랜지 적색 거성 (Orange - Red Giant) 라고 할 수 있다. 따라서 책에 따라서는 오랜지색 거성등으로 표기하는 경우들도 있다. 아무튼 미래에는 전형적인 적색 거성이 되겠지만 말이다.
(아크투루스와 태양의 크기 비교, 오른쪽의 작은 노란 원이 태양이다. The copyright holder of this file allows anyone to use it for any purpose, provided that Windows to the Universe be referenced and/or linked to http://www.windows.ucar.edu/ )
(또다른 적색 거성 안타레스와의 크기 비교, 태양의 반지름은 약 70만 km 이며, 아크투루스는 2000만 km 정도이다. 만면 안타레스는 화성 공전궤도 크기인 2억 2700만 km 이다. This image has been (or is hereby) released into the public domain by its author, Sakurambo at the wikipedia project. This applies worldwide.)
아크투루스의 질량은 태양의 1.1 배이며, 지름은 25.7 ± 0.3 배 밝기는 210 ± 10 배이다. 분광형은 K1.5III Pe 이다. 여기서 Pe 는 peculiar emission (특이 방출) 의 약자이며, 이는 이 별이 방출하는 스펙트럼 파장대가 특이함을 나타내는 표시이다.
이 적색 거성은 표면 온도가 4300K 정도 이기 때문에 가시 광선 영역 보다 적외선 영역에서 에너지 방출량이 많다. 만약 가시 광선 영역만 따진다면 이 별의 밝기는 태양의 110배 정도이지만 다른 영역을 포함한다면 180배 이상의 밝기를 가진다고 생각한다.
한가지 흥미로운 것은 이 별이 태양의 미래를 보여준다는 것이다. 아크투루스의 질량은 태양보다 약간 크다고 생각되는데 (적어도 1.1배 이상) 별의 나이 자체도 태양보다 약간 긴 46억년 이상으로 생각되고 있다. 태양보다 질량이 크기 때문에 그 최후가 약간 더 빨리 찾아온 경우이다. 현재 지름이 태양의 26배정도까지 부풀어 오른 상태이며, 앞으로 더 크게 부풀어 오르게 될 것이다.
아크투루스의 나이가 오래되고 태양과 비슷한 항성이었던 점을 고려하면 어쩌면 적당한 거리에 행성이 있어서 생명체가 있었을 수도 있다. 그렇다면 이 생명체는 이미 멸종되었을 것이다. 이들 중 고도의 지능을 가진 생명체가 있어 우주선으로 탈출하거나 하지 않았다면 말이다. 혹은 과거 태양계의 미래를 다룬 포스트에서 말했던 것처럼 모성이 더 크고 밝아짐에 따라 과거 목성이나 토성 정도의 거리에 생명체가 살기에 적당한 지대가 설정되어 여기서 새로운 생명체가 생겨났을 수 있다. 그러나 모성이 너무 밝아서 이를 관측한다는 것은 불가능에 가까울 것으로 생각한다.
아크투루스와 신화
: 그리스 신화에서 이 별은 큰곰자리와 작은곰 자리 신화의 주인공인 칼리스토 (Calisto) 와 그 아들 아르카스 (Arcas) 와 관련이 있다. 칼리스토는 아르카디아의 왕인 리카온 (Lycaon) 의 딸이면서 여신 아르테미스를 따라 처녀성을 지키기로 한 상태였다. 그러나 그녀의 미모에 반한 제우스가 아르테미스로 변신 그녀와 사랑을 나누고 자식인 아르카스를 낳자 헤라와 아르테미스는 노발 대발하여 칼리스토를 곰으로 바꿔놓았다.
이후에 아르카스가 어머니인지 모르고 곰으로 변한 칼리스토를 화살로 쏘려고 하자 이를 측은히 여긴 제우스는 이들을 별자리의 큰곰자리와 작은 곰 자리로 바꾸어 놓았다. 그리고 아들은 아르카스를 보호하기 위해서 곰의 보호자 (the guardian of Arctos, the bear) 라는 뜻의 아크투루스를 그 옆에 배치했다는 신화이다.
사실 칼리스토와 아르카스 신화는 이전 태양계와 신화에서도 언급했다. 왜냐하면 목성의 4대 위성 칼리스토와 연관이 있기 때문이다. (그 내용은 여기에서 http://blog.naver.com/jjy0501/100069568953 )
그런데 사실 아크투루스는 아주 밝고 잘 보이기 때문에 여러 문화권에서 잘 알려진 별이기도 하다.
오래전부터 태평양의 바다의 주민인 폴리네시아인들은 이 별을 Hōkūleʻa 이라고 불렀는데 기쁨의 별이라는 뜻이라고 한다. 그들은 타히티에서 하와이까지 항해할 때 이별과 다른 별을 표지로 삼았으며 다시 귀환할 때는 시리우스를 표지로 삼았다고 한다.
동아시아 별자리에서는 항수(亢宿)에 속한 대각(大角)으로 불렸다고 한다. 아랍권에서는 السماك الرامحas-simāk ar-rāmiħ 이나 حارس السماء ħāris al-samā’ 으로 불렀다고 하는데 각각 창을 쥐고 있는자의 다리 와 하늘의 지키미란 뜻이라고 한다. 심지어 성경에도 이별에 대해서 언급이 된다.
24. 게자리 55 (55 Cancri)
게자리 55 는 지구에서 약 41광년 떨어진 항성계이다. 이 항성계는 게자리 55로도 불리지만 바이어 명명법에 따라 게자리 로1 (Rho1 Cancri ) 나 혹은 약자로 55 Cnc 로도 불린다. 이름처럼 게자리에 위치하면서 오랜지색 왜성 하나 (게자리 55A)와 적색 왜성 (게자리 55B) 하나로 이루어진 쌍성계이다. 이 둘은 약 1000AU (약 1500억 km, 1AU는 지구 태양 거리인 1.5억 km) 정도 떨어져서 둘의 질량 중심을 공전하고 있다.
사실 이 별은 그나마 밝은 주성 게자리 55A가 겉보기 등급 5.95, 절대 등급 5.46 정도로 육안으로 보기 힘든 어두운 별이다. 그런데도 소개를 하는 이유는 지금까지 특이하게도 주성 게자리 55A에서만 5개의 행성이 발견되었기 때문이다.
일단 각각의 별에 대해서 소개를 해보자. 주성인 게자리 55A 는 흔한 오랜지색 왜성이다. 질량은 태양의 95% 정도이고, 지름도 약 96% 정도로 태양과 거의 비슷하다. 단 밝기만 63%로 태양보다 약간 어두운 편이다. 분광형은 G8V 로 여로모로 태양과 비슷하다. 심지어 나이까지 45억년 정도로 태양과 유사하다. 자전 주기는 42.2일로 조금 길지만 표면온도가 5243 ± 93K 인 것 까지 태양과 상당히 유사한 별이다.
쌍성인 적색 왜성 게자리 55B 역시 그냥 흔한 적색 왜성이다. 질량은 태양의 13% 정도이며, 지름은 태양의 30%, 밝기는 0.76% 정도이다. 분광형은 M3.5-4V 으로 우주에 흔한 적색 왜성일 뿐이고 현재까지 주변을 도는 행성은 발견되어 있지 않다.
자 이제 게자리 55A 에 대해서 다시 이야기 해보자. 이 별은 여로 모로 태양과 비슷한 별이다. 따라서 태양과 비슷한 행성 시스템을 가지고 있지 않을 까 하는 기대를 가지게 한다. 이와 같은 기대를 뒷받침하듯이 지금까지 과학자들은 이 별에서 5개의 행성을 찾아냈다.
1997년에 게자리 55A 주위를 돌고 있는 행성 게자리 b (55 Cancri b or 55 Cancri Ab) 가 최초로 보고 되었다. 이 행성은 목성 질량의 78% 정도의 질량을 가지고 있었고, 모성 주위를 14.7일 마다 한번씩 공전했다.
이어서 1998년에는 게자리 55A 주위를 공전하는 먼지 디스크의 존재가 의심되었다. 그 거리는 약 40AU 정도로 카이퍼 벨트와 비슷한 것이 아닌가 의심되었다. 그러나 이후의 관측에서는 다소 확실치 않았기 때문에 아직까지는 의문의 존재로 남아있다.
2002년에 이르러 더 의미있는 발견이 이어졌는데, 과학자들이 목성궤도와 비슷한 5AU 정도의 거리에서 목성 질량의 3.8배 정도되는 행성 게자리 d 를 발견했기 때문이다. 공전 주기는 14년 정도로 생각되는 이 별은 목성과 비교하면 약간 바깥 궤도인 5.77AU 주변을 공전하는 것으로 생각된다. 크기로 감안하건데 목성 같이 여러개의 위성을 거느린 가스 행성일 가능성이 높아보인다.
(태양계의 목성과 토성과 비교한 게자리 55d 의 공전 궤도 - 흰색 원 This file is in the public domainbecause it was created by NASA. )
과학자들은 이미 발견된 두개의 행성의 공전 궤도로 부터 공전 주기 44일 정도의 토성보다 다소 작은 행성 게자리 55c의 존재를 추정했다. 아마 질량은 목성의 0.17배 정도로 생각된다.
다시 2004년에는 공전 주기가 불과 2.8일에 불과한 해왕성 크기의 행성 게자리 55 e 가 발견되었다. 이 행성은 지구 질량의 11 - 14배 정도로 생각되는 행성으로 모성 게자리 55A 와의 거리가 불과 0.038 AU (약 600만 km) 에 불과하다. 그야 말로 모성에 붙어서 공전하는 행성인 셈이다.
(모성 게자리 55A 와 행성 게자리 55 e 의 컨셉 아트 This file is in the public domain because it was created by NASA. )
여기까지만 해도 태양계 같은 행성계 시스템으로 흥분할 만한 데이터이지만 아직 끝이 아니었다. 2007년에는 약 0.78AU 거리에 있고 토성 질량의 절반 정도되는 행성 게자리 55 f 가 발견된 것이다. 공전 주기는 281 일 정도이며, 질량은 지구의 45.7 ± 12.7 배 인 이 행성은 모성 게자리 55A 와의 거리를 감안하건대 생명체가 살 수 있는 조건으로 생각되었다. 물론 행성 게자리 55f 는 생명체가 살기 좋은 행성은 아니겠지만 이 행성이 큰 위성을 거느리고 있다면 이야기는 다르다.
(게자리 55 f 의 컨셉 아트, 아마 가스형 거대 행성일 가능성이 높지만 그런 만큼 대형 위성을 거느리고 있을 수 있다. 충분히 큰 위성이 있다면 모성 게자리 55 A 의 45억년에 달하는 나이를 감안하건대 생명체의 가능성을 고려해 볼 수 있다 This file is in the public domain because it was created by NASA)
(파란색 점선으로 그려진 수성, 금성, 지구의 공전궤도와 하얀색 실선으로 그려진 게자리 55 f 공전궤도 This file is in the public domain because it was created by NASA)
이와같은 데이터들은 매우 흥미로운 자료들이다. 앞으로 좀더 정밀한 관측이 가능해지면 이 게자리 55A 역시 생명체 존재 가능성이 있는 유력 천체가 될 가능성이 높다고 하겠다. 특히 게자리 55 f 의 경우 매우 흥미로운 관측 결과라고 하겠다. 물론 더욱 관측이 진보될 경우 새로운 행성들과 소행성 대가 발견될 가능성은 얼마든지 있다.
(우리 태양계와 비교한 게자리 55A 의 행성계, 물론 발견된 게 전부가 아닐 수 있다. This file is in thepublic domain because it was created by NASA )
한편 이런 이유로 인해서 이 게자리 55A는 앞서 설명한 TPF (Terrestrial Planet Finder mission) 의 주요 목표중에 하나이다. (100개의 주요 목표 중 63번째) 사실 좀더 가까운 거리에 게자리 55가 있었다면 더 욱 자세한 관측이 가능할 테지만 현재로써는 좀 더 강력한 관측 기기가 등장하는 것을 기다려야 할 것이다.
한편 2003년에는 외계의 지적 생명체를 찾는 계획인 SETI 계획의 일환으로 외계 지적 생명체에게 메세지를 보내는 프로그램인 METI (Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence) 에서 이 게자리 55A 에 메세지를 발송했다. 그 내용을 요약하면 '당신들은 혼자가 아니다.' (You are not alone : 흔히 외계 생명체 탐사에서 외계 생명체가 발견되면 뜨는 멘트로 We are not alone 이 있는 것을 역으로 쓴 것이다)이라고 한다. 이 메세지는 2044년에 도달하게 되는데 답신이 오려면 다시 41년을 더 기다려야 할 것이다.
출처 : Wiki/NASA
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