S0-102

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1. 개요
2. 발견
3. 궤도 특징
4. 과학적 의의
- 4.1. 중력 퍼텐셜 연구
- 4.2. 일반 상대성이론 효과 관측
참조

1. 개요

S0-102는 궁수자리 A*를 11.5년에 한 바퀴 도는 항성으로, 2012년 기준으로 A* 주위를 도는 별들 중 가장 짧은 공전 주기를 가진다. 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 연구팀이 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 발견했으며, S0-2보다 광도가 16분의 1밖에 되지 않아 발견이 늦어졌다. S0-102와 S0-2의 공전 연구를 통해 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝히고, 일반 상대성 이론 효과를 관측하려는 시도가 이루어지고 있다.

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S0-102
S55 별 정보
명칭	S55
다른 이름	'[GKM98] S0–102'
관측 정보
시대	J2000
적경	17시 45분 40.0409초
적위	-29° 0′ 28.118″
별자리	궁수자리
겉보기 등급 (K)	17.2
특징
분광형	알려지지 않음
변광성 여부	알려지지 않음
거리 정보
거리 (파섹)	8178+13/-13 pc
거리 (광년)	26674+42/-42 ly
쌍성 정보
짝별 이름	궁수자리 A*
공전 주기	12.8±0.1 년
긴반지름	0.1078±0.0010 각초
이심률	0.721±0.008
궤도 경사	150±2 도
승교점 경도	325±4 도
근점 통과 시기	2009.34±0.04
근일점 인수	332±4 도

2. 발견

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀이 하와이 마우나케아 정상에 있는 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 이 별을 발견했다.^[7]

3. 궤도 특징

S0-102는 A* 주위를 11.5년 주기로 공전하며, 발견 당시 알려진 항성 중 가장 짧은 공전 주기를 가진 항성이었다.^[8] 공전 궤도는 이심률이 큰 타원 궤적을 그리며, 궤도의 총 길이는 6580억km이다. S0-102의 공전 속도는 A*와의 최근접점에서 초속 5,000 킬로미터까지 가속된다.^[7]

천문학자들은 S0-102와 S0-2의 공전을 연구하여 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. A*의 질량은 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 크기 때문에^[11] 중력적색편이로 생기는 일반상대성 효과를 관측할 수 있으리라 기대하고 있다.^[12] 다만, S0-102의 공전 궤도 변화는 순수하게 A*의 영향만으로 일어난다고 해석할 수는 없는데, 발견되지 않은 천체들도 이 별의 궤도에 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.^[13]

3. 1. 공전 주기

S0-2는 2012년 기준으로 A* 주위를 도는 항성들 중 공전주기가 가장 짧은 항성으로 기록되었으며, 그 주기는 16년이다. S0-102는 이보다 더 짧은 11.5년의 공전 주기를 가지고 있어, 2000년부터 2012년까지 한 공전 주기를 모두 관찰할 수 있었다.^[8] S0-102의 발견이 늦어진 이유는 광도가 S0-2의 16분의 1밖에 되지 않았기 때문이다.^[11] 지구에서 볼 때 S0-102는 시계방향으로 A*를 11.5년에 한 바퀴 돈다. 이는 전파원 근처 다른 항성들의 평균 공전주기인 약 60년에 비해 매우 짧아, 위치 변동을 기록하기에 용이하다.

3. 2. 궤도 이심률 및 크기

S0-102는 이심률이 큰 타원 궤도를 그리며, 궤도 총 길이는 6580억km이다. 궁수자리 A*와의 최근접점 거리는 약 260 AU(388.96억km)로, 태양-명왕성 거리의 약 6.6배이다.^[10]

3. 3. 공전 속도

S0-102의 공전 속도는 궁수자리 A*와의 최근접점에서 초속 5,000 킬로미터까지 가속되며^[7] 이는 빛 속력의 1%가 넘는 값이다.^[9]

4. 과학적 의의

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 하와이 마우나케아 정상에 있는 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 S0-102를 발견했다.^[7]

S0-102는 지구에서 볼 때 시계방향으로 전파원 A*를 11.5년에 한 바퀴 돈다. 2012년을 기준으로 A* 주위를 도는 항성들 중 공전주기가 가장 짧은데, 발견 직전까지 수위를 차지했던 별은 S0-2로 공전주기는 16년이다. S0-102는 S0-2보다 16배 어두워 발견이 늦어졌다.^[11] S0-102의 공전궤도는 이심률이 큰 타원 궤적을 그리고 있으며 궤도의 총 길이는 6580억 킬로미터이다. S0-102의 공전속도는 A*와의 최근접점에서 1초에 5천 킬로미터까지 가속되며^[7] 이는 빛 속력의 1%가 넘는 값이다.^[9]

S0-102와 S0-2의 공전 궤도 연구는 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝히고, 일반 상대성이론 효과를 관측하는 데 중요한 단서를 제공한다. (자세한 내용은 하위 문단 참조)

4. 1. 중력 퍼텐셜 연구

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 이 별과 S0-2의 공전을 연구하여 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 정밀하게 측정할 수 있다고 발표했다.^[11] 궁수자리 A*의 질량은 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 크기 때문에^[11] 중력적색편이로 생기는 일반상대성 효과를 관측할 수 있으리라 기대하고 있다.^[12]

천문학자들은 궁수자리 A* 주변에 보이지 않는 항성의 잔해들(백색 왜성, 중성자별, 항성질량 블랙홀)이 분포할 것으로 추정한다.^[13] 만약 일반 상대성이론이 옳다면 항성은 전파원을 1회 공전할 때마다 같은 자리에 돌아오는 것이 아니라 조금씩 위치를 바꾸면서 장기적으로 '데이지 꽃잎' 문양을 그리게 될 것이라고 한다. 전파원 근처 다른 항성의 평균 공전주기는 약 60년임에 반해 S0-102는 매우 짧은 11.5년으로 이러한 위치변동을 기록하기에 용이하다. 다만 이 별의 공전궤도 변화가 순수하게 전파원의 영향만으로 일어난다고 해석할 수는 없는데, 발견되지 않은 천체들도 이 별의 궤도에 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.^[13]

4. 2. 일반 상대성이론 효과 관측

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 궁수자리 A*의 질량이 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 커서 중력적색편이와 같은 일반 상대성이론 효과를 관측할 수 있을 것이라 기대한다.^[11]^[12] 일반 상대성이론에 따르면 항성은 전파원을 1회 공전할 때마다 같은 자리에 돌아오지 않고, 장기적으로 데이지 꽃잎 문양을 그리게 된다. S0-102는 공전 주기가 11.5년으로 매우 짧아 이러한 위치 변동을 기록하기에 용이하다. 다만, 발견되지 않은 다른 천체의 영향도 고려해야 한다.^[13]

참조

_[1] 웹사이트 UCLA astronomers discover star racing around black hole at center of our galaxy http://newsroom.ucla[...] 2012-10-04
_[2] 논문 An Update on Monitoring Stellar Orbits in the Galactic Center 2017-02
_[3] 웹사이트 Galactic center S-star orbital parameters http://folk.uio.no/s[...] 2019-10-04
_[4] 논문 A geometric distance measurement to the Galactic center black hole with 0.3% uncertainty https://www.aanda.or[...] 2019-04
_[5] 논문 Precession of Fast S0 Stars in the Vicinity of Supermassive Black Hole in the Galactic Center 2015
_[6] 논문 The Shortest-Known-Period Star Orbiting Our Galaxy's Supermassive Black Hole
_[7] 뉴스 Einstein and the Suicide Star http://science.time.[...] 2012-10-11
_[8] 웹인용 UCLA astronomers discover star racing around black hole at center of our galaxy http://newsroom.ucla[...] 2016-04-13
_[9] 웹인용 S0-102 http://www.xefer.com[...] 2016-04-13
_[10] 뉴스 거대 블랙홀 초고속으로 도는 별 발견 http://www.kormedi.c[...] 코메디닷컴뉴스 2012-10-07
_[11] 뉴스 Closest star orbiting our galaxy’s black hole discovered http://www.zmescienc[...] ZME Science 2012-10-08
_[12] 저널 The Shortest-Known-Period Star Orbiting Our Galaxy's Supermassive Black Hole
_[13] 뉴스 은하 중심 블랙홀 주변서 ‘고속 회전 별’ 발견 http://nownews.seoul[...] 나우뉴스 2012-10-05

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