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반 마넨의 별

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목차

1. 개요

반 마넨의 별은 물고기자리에 위치한 백색 왜성으로, 1917년 아드리안 반 마넨에 의해 발견되었다. 지구에서 약 13.9광년 떨어져 있으며, 매우 큰 고유 운동을 보인다. 2016년에는 이 별의 대기를 오염시키는 행성 물질의 증거가 발견되었다. 반 마넨의 별은 태양 질량의 68% 정도이며, 대기 온도는 약 6,220 켈빈으로 추정된다. 스펙트럼 분석 결과, 헬륨보다 무거운 원소가 관측되어 지구형 행성 물질이 표면에 존재할 가능성이 제기되었으며, 별 주변에 미행성체들이 형성될 수 있다는 연구 결과도 있다. 또한, 이 별은 약 15,070년 전에 태양과 근접했던 것으로 계산되었다.

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반 마넨의 별
명칭
이름반 마넨의 별
다른 이름반 마넨 2, vMa2, 볼프 28, BD=+18°2165, HIP 3829, G 001-027, GJ 35, GCTP 160.00, LFT 76, LHS 7, LTT 10292, WD 0046+051
관측 정보
별자리물고기자리
적경 (J2000.0)00시 49분 09.8983368349초
적위 (J2000.0)+5도 23분 18.993821006초
시선 속도263.00 ± 4.9 km/s
고유 운동적경: 1,231.399 밀리초/년, 적위: -2,711.883 밀리초/년
연주 시차231.7800 밀리초
겉보기 등급12.374
절대 등급14.1993
반 마넨의 별의 위치
반 마넨의 별의 위치
특징
분광형DZ8
B-V 색지수0.546
U-B 색지수0.064
V-R 색지수0.268
R-I 색지수0.4
질량0.70 M☉
반지름0.013 R☉
표면 중력8.16 cgs
표면 온도6,130 K
광도0.0002 L☉
나이1 x 10^10 년

2. 관측 역사

1917년 네덜란드계 미국인 천문학자 아드리안 반 마넨은 고유운동이 큰 별을 찾던 중 반 마넨의 별을 발견했다. 그는 이 별의 고유운동을 3 각초로 추정했다. 이 별은 1896년 11월 11일에 촬영된 사진에 이미 겉보기등급 12.3인 별로 기록되어 있었다. 반 마넨은 이 별의 별 스펙트럼에서 칼슘과 철의 흡수선이 두드러지게 나타나는 것을 보고 분광형을 F0으로 추정했다.[19]

1918년 프레데릭 시어스는 겉보기등급을 12.34로 더 정확하게 측정했다. 1923년 윌렘 야콥 루이텐은 고유운동이 큰 별들에 대한 연구를 발표하면서 이 별을 "반 마넨의 별"이라고 명명하고, 백색왜성으로 분류했다.

2016년에는 1917년 반 마넨의 별을 촬영했던 분광 사진에서 태양계 바깥 행성계 물질의 증거가 발견되었다.[43][44] 이는 별의 대기를 오염시키는 행성 물질의 존재를 나타내는 칼슘 흡수선 형태로 나타났다.

3. 특징

반 마넨의 별은 물고기자리에 있으며, 지구에서 약 13.9 광년 떨어져 있다. 고유운동은 2.978″로 매우 크며, 위치각은 155.538°이다. 맨눈으로는 보이지 않는다.

이 별은 밀도가 매우 높은데, 질량은 태양의 약 68%이지만, 지름은 태양의 1% (지구 반지름의 약 1.23배)에 불과하다.[4] 대기권 상부의 기온은 약 6,110 K로, 백색왜성치고는 상당히 차가운 편이다.[8] 백색왜성은 천천히 열을 방출하며 식어가기 때문에, 대기 온도로 별의 나이를 추정할 수 있는데, 반 마넨의 별은 약 30억 년 전에 형성된 것으로 추정된다.

반 마넨의 별의 모항성은 태양 질량의 약 2.6배였을 것으로 추정되며, 약 9억 년 동안 주계열성으로 존재했을 것이다. 따라서 이 별의 총 나이는 약 41억 년으로 추정된다. 이 별이 주계열성 단계를 마치고 적색거성이 되었을 때, 최대 태양 반지름의 1,000배(약 4.6 AU)까지 팽창했을 것으로 추산된다.[34]

별의 속도를 토대로 계산해보면, 반 마넨의 별은 15,070년 전 태양에 약 0.95 pc까지 접근했었다.

3. 1. 분광학적 특징

반 마넨 2의 분광형은 DZ8인데, DZ는 스펙트럼에 헬륨보다 무거운 원소, 즉 중원소가 포함되어 있음을 말한다.[5] 실제로 이 별은 DZ 백색 왜성의 원형이다. 현재 천체 물리학자들이 사용하는 백색 왜성의 물리적 모델에 따르면, 헬륨보다 질량이 큰 원소는 다른 모든 조건이 동일할 때 광구 아래로 가라앉아 스펙트럼에서 수소와 헬륨만 보이게 된다. 따라서 이곳에 무거운 원소가 나타나려면 최근의 외부 원천이 필요하다.[15] 이들은 주로 수소와 헬륨으로 구성된 성간 매질에서 얻어졌을 가능성은 낮다.[5] 대신, 별의 표면은 하나 이상의 암석형 지구형 행성의 잔해와 같은 성간 물질로 덮여 있었을 가능성이 높다.[15]

반 마넨 2의 대기 중 금속의 총 질량은 약 1021 g로 추정되며, 이는 아리엘과 같은 큰 위성의 질량과 거의 같다.[40] 이러한 오염 물질은 약 300만 년의 시간 척도로 대기 깊숙이 가라앉을 것이며, 이는 물질이 107 g/s의 속도로 보충되고 있음을 나타낸다. 이러한 물질은 약 84 km보다 작은 여러 개의 미행성이 별과 충돌하는 형태로 부착되었을 수 있다.[39]

광구에 높은 수준의 금속 오염을 나타내는 스펙트럼을 가진 백색 왜성은 종종 원반을 가지고 있다. 반 마넨 2의 경우, 24 μm 파장에서의 관측은 먼지 원반에 의해 생성될 수 있는 적외선 과잉을 보여주지 않는다. 대신 눈에 띄는 부족이 있다. 24 μm에서 예측된 플럭스는 0.23 mJy인 반면, 측정된 값은 0.11 ± 0.03 mJy이다. 이러한 부족은 수소 분자 간의 충돌 또는 수소 분자와 헬륨 간의 충돌의 결과로, 4,000 K 이하의 온도를 가진 특정 백색 왜성에서 보이는 바와 같이, 별의 대기에서 충돌 유발 흡수에 의해 설명될 수 있다.[22]

3. 2. 별주위 원반

백색왜성 중 스펙트럼 상으로 철 함량이 많으면 보통 별주위원반이 존재할 것이라고 추정된다. 반 마넨의 별의 경우에는 파장 24 μm 대역에서는 먼지 원반으로 인해 생기는 적외선 과잉 현상이 일어나지 않지만, 과잉이 일어나는 대신 결손 현상이 일어난다. 24 μm 대역에서 예상되는 파속은 0.23 mJy이지만 측정된 값은 0.11 ± 0.03 mJy로, 별 대기에서의 충돌로 인한 흡수 때문이라고 추정된다. 하지만 이는 일반적으로 수소 분자 간의 충돌 또는 수소 분자와 헬륨 간의 충돌로 인해 일어나며, 온도 4000 K 미만인 백색왜성에서만 일어나는 현상이라고 알려져 있다.

4. 동반성 존재 가능성

갈색왜성 동반성의 존재 여부는 아직 명확하지 않다. 2004년에 동반성의 존재를 주장하는 논문과[31] 부정하는 논문[16]이 동시에 출판되었다. 2008년 스피처 우주 망원경 관측 결과, 1,200 AU 안에 4 MJ 이상의 동반성은 없는 것으로 보인다.[33] 하지만, 더 멀리 있거나 더 작은 동반성이 존재할 가능성은 남아있다. 5각초에서 10°까지의 각도 분리 사이에서 잠재적인 고유 운동 동반성은 확인되지 않았으며, 이는 75 목성 질량 이상의 천체를 배제한다.[3]

5. 최근접

별의 속도를 토대로 계산하면, 반 마넨의 별은 15,070년 전 태양과 0.95pc까지 접근했다.

참조

[1] Gaia EDR3
[2] Gaia DR2
[3] 논문 Stellar and substellar companions of nearby stars from Gaia DR2. Binarity from proper motion anomaly 2019-03
[4] 논문 The Solar Neighborhood. XXXIX. Parallax Results from the CTIOPI and NOFS Programs: 50 New Members of the 25 parsec White Dwarf Sample 2017-07
[5] 간행물 Evidence for Terrestrial Planetary System Remnants at White Dwarfs 2011-03
[6] 간행물 Recognition of the First Observational Evidence of an Extrasolar Planetary System Astronomical Society of the Pacific 2015
[7] 논문 The Discovery of the Existence of White Dwarf Stars: 1862 to 1930 2009-05
[8] 논문 Physical Properties of the Current Census of Northern White Dwarfs within 40 pc of the Sun 2015-08
[9] 논문 Circumstellar debris and pollution at white dwarf stars 2016-03-12
[10] 웹사이트 1917 astronomical plate has first-ever evidence of exoplanetary system https://www.scienced[...] 2016-04-15
[11] 웹사이트 Astro-Challenge: Hunting for Van Maanen's Star http://astroguyz.com[...] 2012-12-17
[12] 논문 UBV(RI)C JHK observations of Hipparcos-selected nearby stars 2010-04
[13] 웹사이트 Van Maanen's star http://simbad.u-stra[...] Centre de Données astronomiques de Strasbourg 2008-12-08
[14] 간행물 Spectroscopically Identified White Dwarfs http://vizier.cfa.ha[...] 2006-08
[15] 논문 Rocky planetesimals as the origin of metals in DZ stars 2010-06
[16] 논문 Mid-Infrared Observations of van Maanen 2: No Substellar Companion 2004-06
[17] 웹사이트 The One Hundred Nearest Star Systems http://www.chara.gsu[...] RECONS 2008-12-08
[18] 논문 A Determination of the Local Density of White Dwarf Stars 2002-05
[19] 논문 Two Faint Stars with Large Proper Motion 1917-12
[20] 서적 White Dwarfs North Holland Publishing Company
[21] 논문 The White Dwarfs Within 20 Parsecs of the Sun: Kinematics and Statistics 2009-12
[22] 논문 Infrared Signatures of Disrupted Minor Planets at White Dwarfs 2009-04
[23] 논문 Magnitudes and Colors of Three Faint Stars of Large Proper Motion
[24] 간행물 No. 182. The photographic determination of stellar parallaxes with the 60-inch reflector. Fourth series.
[25] 간행물 How Degenerate Stars Came to be Known as White Dwarfs
[26] 간행물 Bulletin Number 344 - A study of stars with large proper motions
[27] 간행물 The relativity displacement of the spectral lines in the companion of Sirius
[28] 서적 Cambridge Scientific Minds Cambridge University Press
[29] 논문 On Dense Matter
[30] 논문 On the theory of white dwarf stars. I. The energy sources of white dwarfs
[31] 논문 A Substellar Companion to van Maanen 2
[32] 논문 Cool versus Ultracool White Dwarfs 2005-05
[33] 논문 Spitzer IRAC Observations of White Dwarfs. II. Massive Planetary and Cold Brown Dwarf Companions to Young and Old Degenerates 2008-07
[34] 논문 The 'DODO' survey - I. Limits on ultra-cool substellar and planetary-mass companions to van Maanen's star (vMa2) 2008-05
[35] 서적 Burnham's celestial handbook: an observer's guide to the universe beyond the solar system https://books.google[...] Courier Dover Publications
[36] 논문 Know Your Neighborhood: A Detailed Model Atmosphere Analysis of Nearby White Dwarfs 2012-04
[37] 논문 Close encounters of the stellar kind 2015-03
[38] 논문 The White Dwarfs within 25 pc of the Sun: Kinematics and Spectroscopic Subtypes 2014-06
[39] 논문 Stochastic accretion of planetesimals on to white dwarfs: constraints on the mass distribution of accreted material from atmospheric pollution 2014-04
[40] 논문 The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and earth-based Uranian satellite data 1992-06
[41] 논문 Astrometric radial velocities for nearby stars 2021-08
[42] 서적 天文学辞典 改訂増補 지인서관
[43] 저널 Circumstellar debris and pollution at white dwarf stars http://www.sciencedi[...] 2016-04-15
[44] 웹인용 1917 astronomical plate has first-ever evidence of exoplanetary system https://www.scienced[...] 2016-04-15


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