별들의 무리 성단 분산된 별의 집단 성협 성단의 종류 산개성단 구상성단

목차

-별들의 무리 성단

-분산된 별의 집단 성협

-성단의 종류: 산개성단

-성단의 종류: 구상성단

별들의 무리 성단

성단이란 별들의 무리입니다. 그것은 은하보다 작은 규모로 수백 개에서 수십만 개의 별들로 이루어진 집단입니다. 이들은 모양과 규모뿐 아니라 구조와 소속된 별의 종류와 은하계에서의 분포 등이 외부은하와는 크게 다릅니다. 성단은 별들이 모여있는 형태와 별의 종족에 따라 산개성단과 구상성단으로 구분됩니다. 산개성단은 수백 내지 수천 개의 젊은 별들이 드문드문 불규칙적으로 모여 있는 집단입니다. 구상성단은 수만 내지 수 십만 개의 별들이 공 모양으로 밀집되어 있는 성단입니다. 구상성단의 별들의 수는 산개성단과 비교가 되지 않을 정도로 많으며 그 중심으로 갈수록 별들이 더욱 집중되어 있습니다. 산개성단보다 작은 수의 별들이 성기게 모여 있는 집단을 성협이라고 부르기도 합니다. 개개의 성단에 속한 별들은 은하계 내에서의 부포와 나이와 중금속 함량비와 H-R도에서의 위치 등에 큰 차이를 보입니다. 따라서 별과 은하의 진화를 연구하는 데 필요한 귀중한 자료가 되고 있습니다.

분산된 별의 집단 성협

성협이란 공간 내에서 공통된 원점을 가진 공간 운동을 하는 나이가 어린 별들로 이루어진 분산된 별의 집단을 말합니다. 은하계의 나선팔 속에서 태어난 지 수백만 년 정도의 별들로 이루어졌으며 총질량은 태양의 수백에서 수천 배 정도 됩니다. 성협을 구성하는 별들은 팽창하므로 역학적으로 불안정한 집단입니다. 따라서 언젠가는 성협 내의 별들이 모두 흩어지게 될 것입니다. 주로 O형과 B형의 질량이 큰 별들로 이루어진 OB성협과 젊은 적색왜성인 황소자리 T형 변광성으로 이루어진 T성협이 있습니다. 성협은 위치하는 별자리 이름을 따서 붙이는 데 2개 이상이 있을 때는 번호를 덧붙입니다. 예를 들면 오리온 OB2는 오리온자리에서 두 번째로 알려진 OB성협입니다.

성단의 종류: 산개성단

산개성단은 수십~수천 개의 별들이 지름 수~수십 광년의 공간에 산만하고 불규칙하게 모여 있는 별들의 집단입니다. 주로 은하면 가까이에 분포하며 생긴 지 얼마 안 되는 종족 1에 속한 별들로 구성되어 있습니다. 고온의 밝고 젊은 별들이 많이 있으며 성단의 나이에 따라서 분광형 O형에서 M형까지의 주계열 별을 가지고 있습니다. 거성도 존재하며 많은 쌍성과 약간의 백색왜성이 발견됩니다. 산개성단에서 발견되는 중성 수소의 양은 젊은 성단일수록 많고 늙은 성단에서는 발견되지 않습니다. 젊은 성단일수록 H-R도에서 보면 주계열 별과 거성 계열 사이의 간격이 커지는 특성이 있습니다. 이것은 질량이 큰 별일수록 진화 속도가 빨라서 주계열 별로부터 거성으로 먼저 진화하기 때문인 것으로 생각됩니다. 1000개가 넘는 산개성단이 알려져 있으며 은하계 내에는 약 2만 개가 있는 것으로 추산되는데 주로 은하면에 모여 있습니다. 가장 가까이 있는 것은 황소자리의 히아데스성단이며 약 130광년 거리에 있습니다. 나이는 페르세우스자리 이중 성단이나 외뿔소자리의 NGC2264와 같이 수백만 년 정도로 젊은것도 있고 안드로메다 자리의 NGC752나 게자리의 M67과 같이 수십 억 년 된 성단도 있습니다. 페르세우스 이중 성단은 나란히 보이는 산개성단으로 지구로부터 약 7200광년 거리에 있으며 밝기는 각각 7등급 정도여서 맨눈으로 보기는 어렵습니다. 은하수 속에 잠겨서 약 200개 이상의 젊은 별들이 모여 어렴풋이 빛나고 있습니다.

성단의 종류: 구상성단

사냥개자리 방향에 있는 구상성단 M3입니다. 출처: 위키백과

구상성단이란 수만에서 수십만 개의 별들이 반경 약 50에서 150광년 안에 밀집되어 거의 공 모양을 이루고 있는 성단입니다. 성단의 중심부에 별들이 밀집되어 있어 역학적으로 매우 안정되어 있으며 질량은 태양의 수~수십만 배에 이르는 것으로 알려져 있습니다. 구상성단은 은하 중심 근처에서 은하 무리에 이르기까지 널리 분포하고 있습니다. 구상성단은 은하계 형성 초기에 생겨난 오래된 천체로 나이가 대략 100억 년으로 우주의 나이와 비슷하고 늙고 중금속 함량비가 낮은 전형적인 종족 2의 별들로 구성되어 있습니다.

 구상성단까지의 거리는 성단 안에 있는 거문고자리 RR형 변광성이나 처녀자리 W형 변광성을 이용하여 구할 수 있습니다. 이렇게 해서 구해진 구상성단의 거리는 가까운 것도 수천 광년에 이르고 먼 것은 수만 광년이 넘습니다. 구상성단의 나이는 산개성단과 마찬가지로 성단을 구성하고 있는 별의 색깔이나 밝기의 분포를 조사함으로써 구할 수 있습니다. 관측에 의하면 질량이 크고 수명이 짧은 별은 발견되지 않습니다. 질량이 태양 정도이거나 그 이하로 가볍고 수명이 긴 붉은 별이나 진화가 진행된 거성이나 초거성으로 이루어져 있음을 알 수 있습니다. 이러한 사실들이 구상성단의 나이가 백억 년 이상임을 말해주고 있습니다.

구상성단은 주로 남반구 하늘에 많고 특히 여름철 별자리 방향에 많습니다. 지금까지 은하계 내에서 발견된 구상성단은 13개 정도이지만 500개 정도는 될 것으로 추정되고 있습니다. 은하계 내의 구상성단은 은경 327도와 은위 0도 방향의 궁수자리 부근에 은하계의 중심으로부터 지름 약 5만 광년의 공 모양의 은하 무리 안에 대부분 분포하는 것으로 보입니다. 가장 밝은 구상성단은 1만 7천 광년 거리에 있는 켄타우루스자리 오메가 성단이며 북반구 하늘에서는 헤라클레스 자리 M13이 가장 밝아서 맨눈으로도 볼 수 있습니다. 그리고 구상성단 M3은 사냥개자리 방향에 있는 밝고 큰 구상성단입니다. 약 50만 개의 별이 있는데 이들 대부분은 매우 오래된 별들이어서 붉은색으로 보입니다. 한 대 M3안에서 젊고 푸른 별들이 발견되어 과학자들이 미스터리로 취급했었습니다. 하지만 이 푸른 방랑자 별들은 별들 사이의 상호작용에 의해 형성된 것으로 설명됩니다.