안시쌍성

두 별 사이의 각거리(angular distance)가 커서 두 별로 구별되어 보이는 쌍성이다. 두 별 사이의 각거리가 충분히 크고 두 별의 겉보기 밝기(상대 밝기와 겉보기 밝기 모두)가 밝아 눈으로 구별되어 보이는 쌍성이 안시쌍성이고, 두 별 사이의 각거리가 매우 작아 망원경으로도 구별해서 볼 수 없는 쌍성이 분광쌍성이다. 최초로 알려진 안시쌍성은 큰곰자리크시별 (ξ UMa) 이다(그림 1 참조). 1780년 허셸(William Herschel)이 처음 발견하고 1828년 사바리(Félix Savary)가 궤도를 계산하였다.

그림 1. 큰곰자리 ξ의 겉보기 타원궤도. ()

목차

두 별 사이의 각거리 뿐 아니라 천체망원경의 각분해능(angular resolution)과 두 별의 겉보기등급(상대 밝기와 겉보기 밝기 모두)이 어느 쌍성이 안시쌍성으로 보이는 데에 중요한 요소가 된다. 각거리와 주성에 대한 동반성의 방위각(position angle)을 극좌표계(polar coordinate)로 나타내어 일정 기간동안 나타내면 케플러제2법칙을 만족하는 타원궤도를 그릴 수 있게 된다. 주성에 대한 동반성의 상대운동궤도인 이 궤도를 겉보기 타원궤도라고 부르는데, 실제 타원궤도가 천구에 투영되어 나타난 것이다. 겉보기 상대 궤도의 초점과 주성의 위치가 일치하지 않는다는 사실로부터 궤도경사각(inclination)을 알 수 있으며, 실제 타원궤도의 이심률(eccentricity)과 공전궤도의 장반경(semi-major axis)을 계산할 수 있다. 공전 주기와 겉보기등급을 관측하고 질량-광도관계를 이용하면, 안시쌍성까지의 거리도 알 수 있다. 이를 역학시차(dynamical parallax)라고 한다.

큰곰자리에 있는 북두칠성의 손잡이 끝에서 두 번째 별인 미자르(Mizar, ζ UMa)와 알코르(Alcor)는 '말과 기수'로 불린다(그림 2 참조). 이 둘은 오랫동안 안시쌍성으로 알려져 왔지만, 중력적으로 묶여 있는 진짜 쌍성이 아니고 한 시선 방향(line-of-sight)에 우연히 나란하게 놓인 광학적 이중성이다. 과거에는 이 두 별을 구별하여 볼 수 있는지 여부로 시력검사를 했다고 한다.

1617년 갈릴레오는 자신의 천체망원경을 이용해 미자르가 안시쌍성임을 최초로 알아내고 기록으로 남겼다. 추가 연구에 의하면 14.4각초(arc-second) 떨어진 미자르의 주성과 동반성 각각은 분광쌍성(spectroscopic binary)이다. 미자르A(Mizar A) 쌍성의 공전주기는 약 20일 12시간 55분이고, 미자르B(Mizar B) 쌍성의 공전주기는 약 6개월이다. 한편 미자르에서 12각분(arc-minute) 떨어져 있는 알코르 역시 1각초 떨어진 곳에 적색왜성인 동반성을 가진 쌍성으로 밝혀졌다.

그림 2. 북두칠성의 안시쌍성. 미자르가 손잡이 끝에서 두 번째에 있고 그 옆에 알코르가 보인다. (출처: )