히아데스성단

그림 1. 히아데스성단.(출처:국립청소년우주센터)

히아데스성단은 황도12궁의 하나인 황소자리의 알파별인 알데바란 주변에 있는 산개성단이다(그림 1). 멜로트(Melotte, 약자 Mel) 25 또는 콜린더(Collinder, 약자 Cr) 50번으로도 불린다. 47파섹(약 153광년)의 거리에 있는 가장 가까운 산개성단이어서 천문학자에게는 매우 중요한 천체이나 일반인의 주목을 받지 못하는 것은 매우 밝은 별인 알데바란 근처에 있어 플레이아데스성단만큼 두드러져 보이지 않기 때문이다(그림1, 2).

히아데스성단은 알데바란의 남서쪽에 있는 "V"자 형태로 분포하는 별들이며, 중심부 수소핵융합 반응을 거의 종료하는 단계에 있는 흰색의 A형 별과 중심부 헬륨연소단계에 있는 G, K형 거성이 거의 비슷한 수로 존재한다. 그리스신화에서 히아데스는 아틀라스의 다섯 딸이며, 플레이아데스의 이복 자매들이다. 히아데스의 오빠/남동생인 히아스(Hyas)의 죽음에 너무 슬프게 울다가 히아데스성단이 되었다고 한다. 동양에서는 알데바란과 히아데스성단의 별들을 필수라 하였다. 달이 필수에 접근하면 큰 비가 올 조짐으로 여겼다고 한다.

그림 2. 히아데스성단이 있는 황소자리 주변의 성도.(출처: 성환경)

그림 3. 히아데스성단 주변 5도X5도 영역의 성도.(출처: 성환경)

목차

히아데스성단은 천문학에서 거리 측정 체계의 디딤돌 역할을 하였다. 과거 지상 관측으로 항성을 연구하던 시대에, 사진측성학으로 신뢰할만한 정확도로 연주시차를 측정할 수 있었던 범위는 약 50파섹이었다. 히아데스성단은 이 범위 내에 있는 유일한 산개성단이다. 이 성단에 있는 별들은 연주시차로부터 거리가 알려져 있으므로, 절대등급을 결정할 수 있었다. 이 성단에 속한 주계열성들을 측광함으로써, 주계열성의 색지수(또는 분광형)와 절대등급의 관계를 얻을 수 있었다. 또 이를 플레이아데스성단에 적용하여 보다 밝은 별로 확장하였으며, 이 결과를 단계적으로 더 먼 산개성단에 적용함으로써, 태양인근 2000 ~ 3000파섹 범위에 있는 별의 분포와 우리은하의 국부 나선팔 구조를 얻었다.

그러나 이후 가까운 몇몇 산개성단의 거리가 잘 정립되었을 뿐만 아니라 히아데스성단이 프레세페성단과 마찬가지로 중원소함량이 태양보다 1.4배 정도 높다는 것이 알려지게 되어, 하아데스성단은 태양과 거의 동일한 중원소함량을 갖는 플레이아데스성단보다는 중요도가 낮아지게 되었다. 히파르코스 측성위성의 관측으로 얻은 플레이아데스성단의 거리는 많은 논란을 일으켰지만, 히아데스성단은 이런 문제를 일으키지 않았다. 히아데스성단은 너무 가깝기 때문에 성단 내 별들 사이에도 거리가 다른 효과가 나타날 수 있다. 그림 3은 히아데스성단 주변 5도x5도 영역의 성도로, 구성원들은 별의 색과 유사한 색으로 표시하였고ㅡ 비구성원은 검은 색으로 표시하였다.

그림 4. 히아데스성단의 관측적 H-R도(출처: 성환경)

그림 4는 히아데스성단 구성원의 관측적 H-R도이다. 히아데스성단에는 별의 중심부에서 헬륨 핵융합반응을 하는 적색거성이 4개(epsilon Tau, gamma Tau, delta1 Tau, theta1 Tau)가 있으며, 주계열 전향점에는 적색거성과 유사한 밝기를 갖는 별들이 수소핵융합반응을 거의 종료하고 주계열을 떠나려고 하고 있다. 적색거성에 있는 별의 질량은 태양의 2.5배 정도이며, 주계열 전향점 근처에 있는 별은 태양 질량의 약 2.3배를 갖는 별이다. 이들보다 질량이 큰 별들은 모든 항성진화를 마치고 백색왜성이 되어 점차 식어가는 천체로, 히아데스성단에는 8개의 백색왜성이 있다.

별의 집단인 성단에서는 별들의 근접조우에 의해 질량이 작은 별이 운동에너지를 얻는다. 따라서 성단의 외곽에 질량이 작을 별들이 주로 분포하는 질량분리 현상을 보인다. 히아데스성단도 이와 같은 질량분리현상을 보이며, 성단의 중심부에는 질량이 큰 별이 주로 분포하고 있다. 히아데스성단은 태어난 후 은하 둘레를 2회 이상 공전하였다. 그 동안 거대분자구름이나 다른 별들과의 근접조우 또는 충돌로 비교적 느슨하게 묶여 있던 성단외곽에 있던 질량이 작은 별들이 성단을 이탈하였을 것으로 추정할 수 있다. 이러한 이유로 질량이 큰 별에 비해 질량이 작은 별의 수가 매우 적다.

그림 5. 히아데스성단의 운동(출처: 성환경)

히아데스성단의 별들은 그림 5에서 볼 수 있듯이 동쪽으로 초속 약 24km로, 남쪽으로 초속 약 6km로, 그리고 시선방향으로 약 39km의 속도로 멀어진다. 히아데스성단 별이 향하는 방향인 수렴점(convergent point)은 외뿔소자리인(6h 30m, +6° 18’)이다.