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WR 22

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1. 개요

WR 22는 약 80일에 한 번 질량 중심을 공전하는 두 개의 항성으로 구성된 식쌍성계이다. 주성은 WN7h 분광형의 울프-레이에별이며, 반성은 O9 분광형의 거성으로 추정된다. 이 계는 주성의 반성식으로 인해 광도 변화를 보이며, 궤도 간격은 150~500 태양반경 사이로 추정된다. WR 22는 식쌍성 특성을 이용하여 질량을 측정할 수 있는데, 주성은 태양 질량의 60~70배, 반성은 21~27배로 추정된다. 주성의 표면 온도는 약 44,700 켈빈, 반성은 33,000 켈빈으로 추정되며, 전체 절대 등급은 -6.85이다. WR 22는 젊은 항성으로, 중심핵에서 수소를 융합하며, 헬륨과 질소 방출을 특징으로 한다. 약 200만 년 전에는 O형 주계열성이었을 것으로 추정되며, 수소 소진 후 밝은 청색변광성 단계를 거쳐 초신성 폭발로 생을 마감할 것으로 예상된다. 반성은 적색 초거성으로 진화할 것으로 보인다.

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WR 22
기본 정보
WR 22 in the Carina nebula
용골자리 성운 내 WR 22
별자리용골자리
겉보기 등급6.42
U 대역 겉보기 등급5.68
B 대역 겉보기 등급6.50
J 대역 겉보기 등급5.705
H 대역 겉보기 등급5.578
K 대역 겉보기 등급5.389
B-V 색지수0.08
U-B 색지수-0.82
J-H 색지수0.127
J-K 색지수0.316
변광성 유형식쌍성
시선 속도-28.00 km/s
적경 방향 고유 운동-7.321 mas/yr
적위 방향 고유 운동3.091 mas/yr
연주 시차0.3953 mas
물리적 특성
분광형WN7h + O9III-V
절대 등급 (WR)-6.73
절대 등급 (O)-4.44
질량 (WR)49 - 75 태양 질량
질량 (O)25.7 태양 질량
반지름 (WR)22.65 태양 반지름
반지름 (O)11 태양 반지름
광도 (WR)1,905,000 태양 광도
광도 (O)130,000 태양 광도
표면 온도 (WR)44,700 K
표면 온도 (O)33,000 K
나이 (O)220만 년
궤도 요소
동반성 이름O
공전 주기80.336 일
긴 반지름330 태양 반지름
궤도 이심률0.598
궤도 경사83.5 도
근일점 인수268.2 도
속도 진폭 (WR)70.6 km/s
속도 진폭 (O)190.0 km/s
식별 정보
기타 명칭CD−59°3221
HR 4188
HD 92740
용골자리 V429
HIP 52308
심바드V429 Car

2. 계

WR 22 계는 질량이 큰 항성 둘로 구성되며 이들은 질량중심을 약 80일에 한 번씩 공전한다.[20][7] 계의 스펙트럼과 광도는 주성(主星)에 의해 압도되는데, 주성의 분광형은 WN7h로 이는 주성이 질소 계열상에 있는 울프-레이에별이지만 스펙트럼에 수소선들도 나타난다는 것을 뜻한다. 반성(伴星)은 분광형 O9의 항성으로 스펙트럼 광도분류상 거성이지만 밝기는 주계열성에 속하는 것으로 보인다.[20][7]

V429 Carinae의 청색 밴드 광도 곡선으로, 1990년 3월 8일 UT 02:24에 식 최소값을 보여준다.


주성이 반성의 앞을 지나갈 때 계의 광도가 약간 내려가며 이는 반성식(伴星蝕)으로 분류될 수 있다.[20][8] 그러나 반성이 주성 앞을 지나가는 주성식(主星蝕)은 관측된 바가 없는데, 이는 계의 궤도가 찌그러져 있어 주성식이 일어나야 할 타이밍에 두 별이 멀리 떨어지기 때문인 것으로 보인다.[20] 주성과 반성 사이의 간격은 150 ~ 500 태양반경 사이에서 형성되며 이는 계의 궤도경사각 범위를 강력하게 제약한다.[21][11]

2. 1. 구성원

2. 2. 궤도

3. 특성

WR 22는 식쌍성계이기 때문에 두 항성의 질량을 꽤 정확히 결정할 수 있다. WR 22 계는 항성진화 이론이 아니라 식쌍성의 특성을 이용하여 질량을 측정한 사례 중에서 가장 질량이 큰 항성계이다.[23] 공전궤도 보정으로부터 이끌어 낸 두 별의 동역학적 질량은 주성의 경우 태양의 70 배 이상부터 60 배 미만까지, 반성은 태양의 21 ~ 27 배 사이로 다양하게 나온다.[23] 분광기를 이용해 측정한 주성의 질량은 태양의 74 배[13] 또는 78.1 배[11]로 계산된다.[21]

두 별의 표면온도는 모두 높지만 측정값의 정확도는 약간 떨어진다.[22] 주성인 울프-레이에별의 표면온도를 스펙트럼의 모형 대기 보정으로부터 이끌어내면 대략 44700 켈빈이 나온다. 한편 반성의 표면온도는 33000 켈빈으로 분광형에 걸맞는 값이다.[22]

두 항성의 밝기는 별도로 나눠서 측정할 수 없으나 광도 비율은 계산할 수 있다.[20][11] 지구로부터의 거리를 2700 파섹, 소광효과를 1.12 등급으로 놓으면 항성계 전체의 절대등급은 −6.85이다.[20] 두 항성이 지구로부터 비슷하게 떨어져 있다고 가정할 경우 구성원의 광도는 각각 태양의 200만 배, 13만 배이다.[21]

3. 1. 질량

WR 22는 식쌍성계이기 때문에 두 항성의 질량을 꽤 정확히 결정할 수 있다. WR 22 계는 항성진화 이론이 아니라 식쌍성의 특성을 이용하여 질량을 측정한 사례 중에서 가장 질량이 큰 항성계이다.[23] 공전궤도 보정으로부터 이끌어 낸 두 별의 동역학적 질량은 주성의 경우 태양의 70 배 이상부터 60 배 미만까지, 반성은 태양의 21 ~ 27 배 사이로 다양하게 나온다.[23] 분광기를 이용해 측정한 주성의 질량은 태양의 74 배[13] 또는 78.1 배[11]로 계산된다.[21]

3. 2. 온도 및 밝기

WR 22의 두 별은 모두 표면 온도가 높지만, 측정값의 정확도는 다소 떨어진다.[22] 주성(울프-레이에별)의 표면 온도는 스펙트럼의 모형 대기 보정을 통해 약 44,700 켈빈으로 추정된다.[22] 반성의 표면 온도는 33,000 켈빈으로, 분광형에 부합하는 값이다.[22]

두 항성의 밝기는 개별적으로 측정할 수 없으나, 광도 비율은 계산 가능하다.[20][11] 지구로부터의 거리를 2,700 파섹, 소광 효과를 1.12 등급으로 가정하면, 항성계 전체의 절대등급은 -6.85이다.[20] 두 항성이 지구로부터 비슷한 거리에 있다고 가정할 때, 구성원의 광도는 각각 태양의 약 200만 배, 13만 배이다.[21]

4. 진화

질량이 크고 수소가 풍부한 WR 항성들은 중심핵에서 여전히 수소를 융합하고 있는 젊은 항성들로, 진화가 진척되어 보다 무거운 원소들을 융합하는 항성들이 아니다.[21] 이들은 헬륨과 질소의 뚜렷한 방출이라는 WR의 특징을 보여주는데 이는 이 별들이 중심핵까지 내부 전체가 강력하게 대류활동을 하고 있어 융합의 부산물을 항성 표면까지 끌어올려 놓았기 때문이다.[21] 약 200만 년 전 WR 22는 지금보다도 더 뜨겁고 질량은 태양의 120 배 정도인 O형 주계열성이었을 가능성이 있다.[21] 이런 항성은 중심핵에 있는 수소를 급격히 소진하여 전형적인 수소결핍 WR 별로 진화하게 되며, 밝은 청색변광성 단계를 거친 뒤 초신성 폭발로 생을 마칠 것이다.[21] 반성은 앞으로 수백만 년 이내로 주성보다 전형적인 진화 단계를 거친 뒤 적색 초거성으로 진화할 것으로 예상된다.[21]

4. 1. 진화 과정

WR 22는 질량이 크고 수소가 풍부한 울프-레이에별(WR 항성)로, 중심핵에서 여전히 수소를 융합하고 있는 젊은 항성이다.[21] 이들은 중심핵까지 강한 대류 활동을 통해 융합 부산물(헬륨, 질소)을 항성 표면까지 끌어올려, 울프-레이에별의 특징적인 방출선을 나타낸다.[21] 약 200만 년 전, WR 22는 지금보다 더 뜨겁고 질량이 태양의 약 120배 정도인 O형 주계열성이었을 것으로 추정된다.[21] 이러한 항성은 중심핵에 있는 수소를 급격히 소진하여 전형적인 수소결핍 WR 별로 진화하게 되며, 밝은 청색변광성 단계를 거친 뒤 초신성 폭발로 생을 마칠 것이다.[21] 반성은 앞으로 수백만 년 이내로 주성보다 전형적인 진화 단계를 거친 뒤 적색 초거성으로 진화할 것으로 예상된다.

4. 2. 미래 전망

WR 22는 질량이 크고 수소가 풍부한 항성으로, 중심핵에서 수소를 융합하는 젊은 항성이다.[21] 헬륨과 질소의 뚜렷한 방출을 보이는 특징은 중심핵까지 강력하게 대류 활동을 하여 융합 부산물을 항성 표면으로 끌어올리기 때문이다.[21] 약 200만 년 전에는 지금보다 더 뜨겁고 질량이 태양의 120배 정도인 O형 주계열성이었을 것으로 보이며, 중심핵의 수소를 급격히 소진하여 전형적인 수소 결핍 울프-레이에별로 진화할 것이다.[21] 이 과정에서 밝은 청색변광성 단계를 거쳐 초신성 폭발로 생을 마감할 가능성이 있다.[21] 반성은 앞으로 수백만 년 이내에 주성보다 전형적인 진화 단계를 거쳐 적색초거성으로 진화할 것으로 예상된다.[21]

참조

[1] 논문 Validation of the new Hipparcos reduction
[2] 논문 VizieR Online Data Catalog: Catalogue of Stellar Photometry in Johnson's 11-color system
[3] 논문 An X-Ray Survey of Colliding Wind Binaries
[4] 논문 VizieR Online Data Catalog: 2MASS All-Sky Catalog of Point Sources (Cutri+ 2003) http://vizier.u-stra[...]
[5] 논문 Astrophysical supplements to the ASCC-2.5: Ia. Radial velocities of ˜55000 stars and mean radial velocities of 516 Galactic open clusters and associations
[6] 논문 5350370026290390912
[7] 논문 Phase-resolved XMM-Newton observations of the massive WR+O binary WR 22
[8] 논문 On the nature of the single eclipse per 80d orbit of the H-rich luminous WN star WR22
[9] 논문 The Galactic WN stars revisited. Impact of Gaia distances on fundamental stellar parameters
[10] 논문 Investigating the X-ray emission from the massive WR+O binary WR 22 using 3D hydrodynamical models
[11] 논문 Mass loss from late-type WN stars and its Z-dependence. Very massive stars approaching the Eddington limit
[12] 논문 Revised mass determination of the super massive Wolf-Rayet star WR 22
[13] 논문 The Galactic WN stars. Spectral analyses with line-blanketed model atmospheres versus stellar evolution models with and without rotation
[14] 논문 Validation of the new Hipparcos reduction
[15] 논문 VizieR Online Data Catalog: Catalogue of Stellar Photometry in Johnson's 11-color system
[16] 논문 VizieR Online Data Catalog: 2MASS All-Sky Catalog of Point Sources (Cutri+ 2003)
[17] 논문 An X-Ray Survey of Colliding Wind Binaries
[18] 논문 Astrophysical supplements to the ASCC-2.5: Ia. Radial velocities of ˜55000 stars and mean radial velocities of 516 Galactic open clusters and associations
[19] 논문 https://ui.adsabs.ha[...] 2020-02-11
[20] 논문 Phase-resolved XMM-Newton observations of the massive WR+O binary WR 22
[21] 논문 Mass loss from late-type WN stars and its Z-dependence. Very massive stars approaching the Eddington limit
[22] 논문 Investigating the X-ray emission from the massive WR+O binary WR 22 using 3D hydrodynamical models
[23] 논문 Revised mass determination of the super massive Wolf-Rayet star WR 22



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