격변변광성

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격변변광성

[ cataclysmic variable star ]

밝기가 갑자기 밝아졌다가 원래 밝기로 돌아가는 변광성이다. 새로운 별이 나타난 것으로 오해해 서양에서는 '새 별(new star)'이라고 불렀고 동양에서는 객성 즉, 손님별(guest star)이라는 이름으로 불렀다. 격변변광성은 백색왜성을 포함하는 쌍성계로 알려져 있다. 동반성과 백색왜성의 거리가 가까운 근접쌍성계에서는 동반성의 수소가 로시엽넘침(Rochelobe overflow)으로 백색왜성 주변에 부착원반(accretion disk)을 형성하게 된다. 부착원반이 불안정하여 왜소신성의 형태로 폭발을 일으키거나 백색왜성 표면으로 이동한 수소는 압축되고 가열되어 열폭주(thermal runaway) 핵융합반응을 일으켜 신성이나 제Ia형초신성(type Ia supernova)형태로 급격하게 폭발하기도 한다. 이런 과정은 백색왜성의 표면에 있던 물질을 수천 km@@NAMATH_INLINE@@\,@@NAMATH_INLINE@@s-1의 속도로 가속시키며 백색왜성을 극도로 밝게 빛나게 한다(그림 1 참조).

그림 1. 동반성에서 물질을 받아 부착원반을 형성하고 있는 백색왜성의 상상도. (출처: )

목차

  1. 1.관측
  2. 2.종류
  3. 3.전갈자리 신성 1437

관측

빠르고 강한 변동성을 나타내기 때문에 격변변광성과 소행성 등의 천체는 구분이 쉽게 된다. 격변변광성은 부착원반에서 방출되는 자외선과 엑스선 때문에 푸르게 보인다. 백색왜성의 자기장이 강할 경우 가시광선 빛이 편광되기도 한다. 항성 진화 모형에 의하면 우리은하에서 매년 20에서 50개의 신성이 나타나지만 매년 10개 미만의 신성만 발견되고 있다. 성간소광에 의한 어려움 뿐 아니라 태양이나 보름달이 떠 있는 동안 발견할 수 없는 이유 때문일 것이라고 여겨진다.

바데(Walter Baade)와 쯔비키(Fritz Zwicky)가 1931년에 새 이름으로 부르기 시작한 초신성은 신성보다 폭발 에너지가 큰 격변변광성이다. 우리은하에서는 1604년 케플러초신성 이후 아직 하나도 발견하지 못했지만, 통계적으로 보면 우리은하에서 한 세기당 세번 정도 초신성 폭발이 일어날 것으로 예상한다. 망원경의 등장으로 외부은하에서도 초신성들을 발견하였는데 외부은하에서 발견된 첫 초신성은 1885년에 안드로메다은하에서 발견된 안드로메다S이다.

종류

  • 초신성(supernova): 동반성의 대기를 급격히 흡수하면서 폭발하여 일시적으로 매우 밝게 빛나는 제Ia형초신성과 핵붕괴형 초신성(Core-collapse Supernova)이 있다. 핵붕괴형 초신성은 제Ib형, 제Ic형, 제IIP형, 제IIn형 등 그 종류가 매우 다양하다. 초신성 스펙트럼에 수소선이 보이면 제2형초신성(type II supernova)으로 분류한다.
  • 전통적인신성(classical nova): 백색왜성 표면에서 급격한 핵 반응이 일어남에 따라 별이 6에서 19등급 정도 밝아지는 현상이다.
  • 반복신성(recurrent nova): 10년에서 80년 주기로 4에서 9등급 정도 불규칙적으로 밝아지는 현상이다.
  • 왜소신성(dwarf nova): 전통적인신성보다 덜하지만 수일에서 수개월 정도의 간격으로 반복해서 밝게 관측되는 격변변광성이다. 쌍둥이자리 U 별(U Gem)이 원형이다. 백색왜성 자체라기 보다는 백색왜성의 부착원반의 광도가 변하는 것으로 여겨진다.
  • 폴라(polar): 헤라클래스자리 AM 별(AM Her)이 원형으로서 자기장이 천만에서 8천만 G 정도로 강한 백색왜성에서 물질이 부착원반 대신 자기장을 따라 자기극 부근에 쌓인후 강한 엑스선을 방출하는 격변변광성이다.
  • 사냥개자리AM형변광성: 수소없이 헬륨으로 이루어진 부착원반을 가진 사냥개자리 AM 별(AM CVn)의 형태인 격변변광성이다. 중력파(gravitational wave)의 근원으로 여겨진다.
  • 안드로메다자리Z형변광성: 공생별로 알려진 격변변광성이다.

전갈자리 신성 1437

세종 19년(1437년) 음력 2월 5일에 나타난 객성이 세종실록에 기록되어 있다. 전갈자리 뮤별(@@NAMATH_INLINE@@\mu@@NAMATH_INLINE@@)와 제타별(@@NAMATH_INLINE@@\zeta@@NAMATH_INLINE@@)에 해당하는 미성의 둘쨋별과 셋쨋별 사이, 셋쨋별과의 거리가 반 자 되는 곳에 객성이 14일동안 보였다는 기록이 있다. 2017년 샤라(Michael Shara)는 전갈자리에서 격변변광성을 관측했는데 이 별이 세종실록에 기록된 것과 같은 별임을 확인하고 전갈자리신성1437이라는 이름을 지었다(그림 2 참조). 뿐 만 아니라 발견된 자리에서 왜소신성이 최소한 1934년, 1935년, 1942년 3차례 나타났음을 확인하였다.

그림 2. 전갈자리 신성 1437. 붉은색 틱은 현재 격변변광성의 위치이고, 고유운동을 이용해 1437년에 있었을 것으로 추정된 자리는 붉은 십자기호(+)로 표시하였다. 2016년과 1437년 기준의 기체구름 중심은 녹색과 파란 십자기호(+)로 표시하였다. 이 기체 구름이 1437년 신성 폭발로 만들어졌다는 것과 현재 발견된 왜소신성이 과거 신성이었다는 것을 보여주는 사진이다.(출처: )