별자리로 배우는 천문학 - 오리온 자리

<공작산에서 촬용한 오리온 자리>

위의 사진은 예전 겨울에 오리온자리와 그 주변 별을 촬영한 것입니다. 오리온 자리는 겨울철에 매우 유명한 별자리로, 오리온자리를 모르더라도 겨울철 동쪽하늘에 떠있는 밝은 3개의 별이 줄지어져 있는 것을 본 적이 있을 겁니다. 사실 오리온 자리에는 굉장히 많은 신기한 별들이 많습니다. 이번 포스팅에서는 오리온 자리에서 볼 수 있는 몇 가지 재미있는 천문 현상을 알아보고자 합니다.

  1. 오리온자리의 개요(위키피디아)

• 적경 : 5h 34m
• 적위 : 3deg, 35min
• 넓이 : 594 평방도
• 가장 밝은 별 : 리겔
• 두 번째로 밝은 별 : 베텔게우스

<오리온자리(출처 : https://earthsky.org/constellations/orion-the-hunter-most-recognizable/0>

<오리온자리 (출처 : https://astrobackyard.com/orion-constellation/)>

오리온자리의 기본 좌표와 가장 밝은별, 두 번째로 밝은 별 등의 내용은 위의 내용을 보시면 되겠습니다. 오리온 자리의 하단부의 하얗게 밝게 빛나는 별은 리겔이라는 별이고, 왼쪽 상단의 붉고 밝게 빛나는 별은 베텔게우스라는 별로, 굉장히 유명한 아이들 입니다. 이 외에도 모르시는 분이 더 많지만, 오리온의 벨트(우리말로 삼태성)의 아래에 다소 희미한 별 3개가 있는데, 그 중간에 있는 별은 유명한 오리온 대성운이고, 오리온의 벨트 가장 좌측에 있는별 바로 옆에는 유명한 말머리 성운이 위치해 있습니다. 이들에 대한 내용 중 우리가 알아두면 좋을 법한 재미있는 내용을 위주로 하나씩 알아 보도록 하겠습니다.

  2. 오리온자리에서 두 번째로 밝은 적색 초거성 베텔게우스

베텔게우스(Betelgeuse)는 오리온자리에서 두 번째 밝고, 밤하늘의 별 중 8번째로 밝은 별이기도 합니다. 베텔게우스에서 가장 놀라온건 베텔게우스의 진화 단계와 상관이 있는 이 별의 크기입니다. 베텔게우스는 학생들이 배우는 지구과학1 교과서에서도 소개되는 적색 초거성인데, 크기가 자그마치 우리 태양의 목성 공전궤도 수준으로 크다고 합니다. 

그러다 보니 당연히 지구는 베텔게우스라는 별에 비하면 세포 수준으로 작고, 동시에 태양역시도 베텔게우스의 크기에 비하면 먼지만한 수준에 불과합니다.

  또한 가만히 살펴보면 실제로 색이 매우 붉은것을 알 수 있습니다. 실제로 베텔게우스의 색지수는 1.85로 매우 붉은 편이고, 분광형 역시 M1형으로 매우 붉고 표면온도가 낮은 것을 알 수 있습니다. 광도계급 분류와 분광형을 함께 표현하면 M1Iab로 표현할 수 있습니다.

  베텔게우스는 엄청 밝은 별임에도 실제 연구를 하는데에는 굉장히 애로사항이 많다고 합니다. 사실 베텔게우스는 적색 초거성임과 동시에 반 규칙적으로 수축, 팽창을 반복하며 밝기가 변화하는 맥동변광성이기도 합니다. 베텔게우스가 맥동(수축/팽창)을 하며 우주공간으로 흩뿌려놓은 가스 입자들에 의해 가려져 연구에 어려움을 느낀다고 합니다. 뭐 어찌되었든 엄청 큰 별이고, 적색 초거성까지 진화했다 함은 이제 수명이 얼마남지 않았음을 암시하기도 합니다. 베텔게우스의 질량 추정치는 태양질량의 5~20배 정도라고 하는데, 이정도면 최소한 아마도 생의 마지막에 초신성 폭발을 하며 중성자별이나 블랙홀을 남길 가능성이 클 것으로 보입니다.

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  3. 오리온자리의 쌍성 리겔

참 신기한게 보통 별자리의 알파별은 가장 밝은 별을 뜻하는데, 오리온자리의 알파별은 베텔게우스이고, 베타별이 리겔입니다. 그런데 오리온자리에서 가장 밝은 별은 리겔입니다. 이건 저도 좀 의아한 부분이긴 한데, 어찌되었든 리겔은 밤하늘에서 7번째로 밝은 별입니다(베텔게우스가 8번째).

<리겔 A와 B(출처 : https://www.youtube.com/watch?v=zlnfon7AFik)>

  육안상 리겔은 하나의 별로 보이지만, 최소 3중성계일 것으로 추정된다고 합니다. 그나마 분류 가능한 별은 Rigel A와 Rigel B라고 하는데, Rigel A는 우리가 일반적으로 보게되는 밝은 청색 초거성이고, Rigel B는 육안으로는 보기 어렵고 최소 망원경을 이용해야 확인할 수 있는 작은 청색 주계열성이라고 합니다. 그리고 이 Rigel B는 다시 광학 망원경으로도 분간할 수 없는 작은 쌍성계를 이루고 있습니다. Rigel B의 경우 분광관측을 했을 때, 쌍성계임이 겨우 보인다고 하네요. 어찌되었든 이렇게 총 3개의 별이 하나처럼 보이는것이 Rigel입니다.

  Rigel A는 잘 알려진 청색 초거성입니다. 베텔게우스 만큼 크진 않지만, 태양보다는 대략 반지름 기준으로 79배 정도 큰 초거성입니다. 이 위의 사진에 베텔게우스, 리겔, 태양의 크기를 비교한 사진이 있으니 한번 다시 참고해 보세요. 색깔은 청색 내지 백색으로 보이는 별입니다. 다시말해 보는 사람에 따라 백색으로 볼 수도, 청색으로 볼 수도 있는데(실제로 관측회를 진행해보면 청색으로 보인다 백색으로 보인다 사람마다 조금씩 다르더군요), 자연스러운 현상입니다. 색지수가 -0.08로 완벽한 백색은 아니지만 그렇다고 완벽하게 청색은 아닌, 청백색 쯤의 색을 띄기 때문입니다. 색지수 때문에 분광형 역시 B8이고, 광도계급까지 함께 표기하면 B8 Ia형입니다.

  여기서 재미있는 사실을 함께 알 수 있습니다. 리겔 A의 동반별인 리겔 B가 주계열성이라는건데, 고등학교 교육과정에서 가장 많은 별은 주계열성이라고 배웁니다. 그런데 주계열성은 크기가 별로 크지 않다보니 겉보기에도 그렇게 밝기 보이지 않아 하늘에서 보이는 밝은 별 중 주계열성은 생각보다 많지 않습니다.

  4. 말머리 성운

<말머리 성운(출처 : http://www.starrywonders.com/horsehead.html)>

말머리 모양의 독특한 모양의 암흑성운으로, 천문관측에 관심이 없는 사람이라도 사진으로는 한번쯤 본 적이 있는 유명한 대상입니다. 아이러니한건 유명한 놈임에도 관측이 쉬운 대상은 아닙니다. 망원경을 써도 육안으로 거의 보이지 않으며, 사진 촬영을 한다 하여도 엄청 오랜시간 촬영하지 않는 이상 정확하게 대상을 식별하기 어렵습니다. 사진의 왼쪽 부분에 엄청 밝은 별은 오리온자리에 오리온의 벨트 가장 왼쪽의 알니탁이라는 별이고, 그 아래에 보이는 성운은 불꽃 성운이라는 대상입니다. 중앙 부분의 말머리 모양은 저 위치에 암흑성운에 의해 후방 별빛이 차단되기 때문입니다. 자세한 내용은 지난 포스팅을 참고하세요.

생각만큼 어둡지는 않은 암흑성운

또한, 주변의 성운이 빨갛게 보이는건, 주변에 있는 별빛이 방출하는 강한 자외선을 수소가스가 흡수한 뒤 재방출하여 나타나는 현상이기도 합니다.

  5. 오리온 대성운

 

마지막으로 볼 대상은 오리온 대성운입니다. 위 그림을 보면 알 수 있듯, 오리온의 허리 오른쪽에 살짝 밝은 세개의 별 중 가운데 있는 별인데, 망원경 없이 맨눈으로 보면 그냥 별로 보입니다. 하지만 소형 망원경으로 이 별을 보아도 어렴풋한 성운을 볼 수 있고, 사진 촬영을 하면 단 30초만 촬영을 해도 선명한 성운을 볼 수 있는 만큼 관측이 쉽습니다. 또한 사진을 촬영하면 매우 아름다운 모습을 보여 유명한 대상이기도 합니다.

<오리온 대성운(출처 : https://www.sciencefocus.com/space/how-to-spot-the-orion-nebula/)>

상대적으로 관측이 용이하여 많은 아마추어 천체사진가들이 촬영에 도전하기도 하는 그런 대상인데, 어찌되었든 위 성운이 붉은 모습을 띄는건 말머리 성운과 마찬가지로 성운내 신생별들이 방출하는 강한 자외선을 주변 수소가스들이 흡수한 뒤 재방출하기 때문입니다.

 

  특히 성운 내부에서 수 많은 신생별들이 탄생하고 있는 것으로 매우 유명하며, 연구또한 자세히 되었습니다. 특히 오리온 대성운 내에서 순차적 항성 생성 모델로 설명할 수 있는 항성 탄생이 활발한 것으로 알려져 있습니다(이에 대해서는 나중에 다루어 볼게요).

 

또한 중심부쪽에는 트라페지움이라는 산개성단도 존재하는데, 태어난지 얼마 안된 신생별들이며, 소형 망원경으로도 쉽게 존재를 식별할 수 있습니다.

 

이번에는 오리온자리에서 만날 수 있는 다양한 천체들을 보았습니다. 다음번에는 거문고자리에서 볼 수 있는 몇 가지 천체들에 대해 다루어 보겠습니다.