작은곰자리

1. 개요

작은곰자리는 북쪽 하늘에 위치한 별자리로, '작은 국자'라고도 불리며 국자 손잡이 끝에 북극성(폴라리스)이 위치한다. 고대 바빌로니아에서는 하늘의 수레로 여겨졌으며, 페니키아인들은 항해에 이용하기도 했다. 작은곰자리는 북극성을 포함하여 여러 밝은 별과 변광성, 은하, 그리고 유성우의 방사점 등을 포함하고 있다.

2. 역사와 신화

작은곰자리는 톨레미의 48개 별자리 중 하나였으며, 현대 88개 별자리에도 포함된다.

작은곰자리는 기원전 6세기 고대 그리스의 천문학자 탈레스가 처음으로 언급한 별자리로 알려져 있다. 탈레스는 페니키아인들이 항해에 사용하는 별들을 측정하여 작은곰자리를 고안했다고 전해진다. 디오게네스 라에르티오스는 칼리마쿠스를 인용하여 탈레스가 "페니키아인들이 항해에 사용하는 수레의 별들을 측정했다"고 말한다.

작은곰자리에 대한 신화는 다양하게 전해져 내려온다. 바빌로니아의 별 목록에서 작은곰자리는 "하늘의 수레"(^MULMAR.GÍD.DA.AN.NA^akk)로 알려졌으며, 여신 담키나와도 관련이 있었다. 기원전 1000년경에 편찬된 MUL.APIN 목록에는 "엔릴의 별들"—즉, 북쪽 하늘—에 포함되어 있다.

고대에는 천구의 북극이 작은곰자리 베타보다 작은곰자리 알파에 더 가까웠고, 전체 별자리가 북쪽 방향을 나타내는 것으로 여겨졌다. 중세 이후로는 북극성으로 작은곰자리 알파(Polaris)를 사용하는 것이 편리해졌다. 현재 북극성은 천구의 북극에서 1° 이내에 있으며 현재의 북극성으로 남아 있다. "북극성"이라는 신라틴어 이름 stella polaris는 근세 초기에 만들어졌다. 스트라보(I.1.6, C3)에 따르면, 작은곰자리는 큰곰자리를 이용하여 항해해 온 그리스인들에게 항해 보조 수단으로 제안한 탈레스의 제안으로 나중에 두 번째 또는 "페니키아 곰"(Ursa Phoenicia, 따라서 Φοινίκη, Phoenice)으로 인정받았다.

이누이트 천문학에서 가장 밝은 세 별—북극성, 코카브, 페르카드—은 Nuutuittut("절대 움직이지 않는")으로 알려져 있지만, 이 용어는 북극성만을 가리키는 데 더 자주 단수로 사용된다. 북극성은 북쪽 고위도에서는 항해에 사용하기에는 하늘 너무 높이 있다.

그리스 신화에서 작은곰자리는 칼리스토와 제우스 사이에서 태어난 아들 아르카스라고 전해진다. 아르카스는 어머니 칼리스토가 큰곰으로 변한 후, 숲에서 사냥을 하다가 어머니와 마주치게 된다. 아들을 알아본 칼리스토는 반가움에 달려들지만, 아르카스는 곰의 모습에 놀라 활을 겨눈다. 이 모습을 본 제우스는 아르카스마저 작은곰으로 만들어 하늘에 올려 모자가 함께 있도록 했다는 이야기가 전해진다.

다른 이야기에서는 목동자리가 아르카스를 의미하며, 작은곰자리는 '개'로 여겨진다고 한다. 이러한 전설은 긴 꼬리와 북극성의 또 다른 명칭인 'Cynosure'의 어원('Cynosura'는 '개의 꼬리'를 의미)을 설명해준다. 키노수라(그리스어 Κυνοσούρα "개의 꼬리")라는 이름의 유래는 불분명하다. 카타스테리스미의 신화 전승은 키노수라를 오레아스 요정의 이름으로 묘사하는데, 제우스의 유모로 묘사되며, 신에 의해 하늘의 자리를 얻게 되었다.

2.1. 한국의 전승

중국 천문학에서 작은곰자리의 주요 별들은 北極 Běijí (북극)과 勾陳 Gòuchén (곡진) 두 개의 별자리로 나뉜다. 한국에서는 작은곰자리의 베타별과 감마별을 "야라이별" 또는 "楯がわりの柵별"이라고 불렀는데, 이는 북두칠성을 화살로 보고 그 별들을 지키는 방패라는 의미를 담고 있다.

3. 특징

작은곰자리는 밝은 별들이 국자 모양으로 배열되어 있어 '작은 국자'라고도 불린다. 국자의 손잡이 끝에는 북극성인 폴라리스가 있다. 북극성은 큰곰자리의 북두칠성이나 카시오페이아자리를 이용해서 찾을 수 있다.

작은 국자를 이루는 네 별은 각각 2등성, 3등성, 4등성, 5등성으로, 도시 부근에서도 하늘의 밝기를 가늠하는 지표로 활용될 수 있다.

4. 주요 천체

작은곰자리의 주요 천체로는 항성과 심원천체가 있다.

항성으로는 폴라리스, 코차브, 페르카드 등이 있으며, 이들에 대한 자세한 내용은 "항성" 하위 섹션을 참조하면 된다.

심원천체(Deep-sky object)로는 작은곰자리 왜소은하, NGC 3172, NGC 6217, NGC 6251 등이 있다.

작은곰자리 왜소은하는 1955년 앨버트 조지 윌슨이 팔로마 하늘탐사에서 발견한 왜소 타원은하이다. 중심은 지구에서 약 광년 떨어져 있다. 이 은하는 약 140억 년 전에 시작되어 약 20억 년 동안 지속된 단일 별 생성 폭발을 겪었으며, 우리 은하와 같은 나이일 것으로 추정된다.

NGC 3172(극북극성)는 겉보기 등급이 14.9인 희미한 은하로, 북극에 가장 가까운 NGC 천체이다. 1831년 존 허셜에 의해 발견되었다.

NGC 6217은 약 67 떨어진 막대나선은하로, 별폭발은하로 분류된다.

NGC 6251은 지구에서 340 이상 떨어진 활동적인 초거대 타원형 전파 은하이다. 이 은하는 세이퍼트 2형 활동 은하핵을 가지고 있으며, 한쪽으로 치우친 전파 제트로 유명하다.

4.1. 항성

폴라리스 또는 작은곰자리 알파는 이 별자리에서 가장 밝은 별로, 3.97일 주기로 겉보기 등급 1.97과 2.00 사이에서 변한다. 지구에서 약 432광년 떨어져 있다. 이 별은 F7Ib와 F8Ib의 스펙트럼형 사이에서 변하는 노란색-흰색 초거성이며, 태양 질량의 약 6배, 광도의 2,500배, 반지름의 45배이다. 폴라리스는 지구에서 볼 수 있는 가장 밝은 케페이드 변광성이다. 삼중성계이며, 초거성 주성에는 17 및 2,400 천문단위(AU) 떨어져 있으며 각각 29.6년과 42,000년이 걸리는 노란색-흰색 주계열성 동반성 두 개가 있다.

전통적으로 코차브라고 불리는 작은곰자리 베타는 겉보기 등급이 2.08로 폴라리스보다 약간 어둡다. 지구에서 약 131광년 떨어져 있다. 오렌지색 거성—핵에서 수소를 모두 소모하고 주계열에서 벗어난 진화된 별—이며, 스펙트럼형은 K4III이다. 4.6일 주기로 약간 변하는 코차브의 질량은 이러한 진동 측정을 통해 태양 질량의 1.3배로 추정되었다. 코차브는 태양보다 450배 더 밝고 지름은 42배이며, 표면 온도는 약 4,130 K이다. 약 29.5억 년(±10억 년)으로 추정되는 코차브는 목성보다 약 6.1배 무거운 행성 동반성을 가지고 있으며, 궤도 주기는 522일이라고 발표되었다.

전통적으로 페르카드로 알려진 작은곰자리 감마는 약 3.4시간마다 3.04와 3.09 사이에서 변하는 겉보기 등급을 가지고 있다. 이 별과 코차브는 "극성의 수호자"라고 불린다. 스펙트럼형이 A3II-III인 흰색 밝은 거성으로, 태양 질량의 약 4.8배, 광도의 1,050배, 반지름의 15배이며, 지구에서 487±8광년 떨어져 있다. 페르카드는 델타 슈티 변광성으로 알려진 별들의 종류에 속한다.

작은곰자리 제타도 델타 슈티 변광성 종류에 속할 가능성이 있다. 스펙트럼형이 A3V인 흰색 별로, 냉각, 팽창 및 밝아지기 시작했다. 이 별은 이전에 B3 주계열성이었을 가능성이 높으며, 현재 약간 변광성이다. 4.95등급으로 작은 국자의 일곱 별 중 가장 어두운 별은 작은곰자리 에타이다. 스펙트럼형이 F5V인 노란색-흰색 주계열성으로, 97광년 떨어져 있다. 태양 지름의 2배, 질량의 1.4배이며, 광도는 7.4배이다. 제타 근처에는 5.00등급의 작은곰자리 세타가 있다. 860±80광년 떨어져 있다. 스펙트럼형이 K5III인 오렌지색 거성으로, 주계열에서 벗어나 팽창하고 냉각되었으며, 태양 지름의 약 4.8배로 추정된다.

작은 국자의 손잡이를 이루는 것은 작은곰자리 델타 또는 일둔과 작은곰자리 엡실론이다. 북천극에서 불과 3.5도 정도 떨어진 델타는 스펙트럼형이 A1V인 흰색 주계열성이며, 겉보기 등급은 4.35이고, 지구에서 172±1광년 떨어져 있다. 태양 지름의 약 2.8배, 광도의 47배이다. 삼중성계인 작은곰자리 엡실론은 평균 4.22등급의 빛을 낸다.

작은곰자리 람다는 스펙트럼형이 M1III인 적색 거성이다. 이것은 6.35등급과 6.45등급 사이에서 변하는 반규칙 변광성이다.

작은곰자리에는 행성을 포함하는 것으로 밝혀진 항성계가 3개 더 있다. 작은곰자리 11은 태양 질량의 약 1.8배인 스펙트럼형이 K4III인 오렌지색 거성이다. 2009년에 목성 질량의 약 11배인 행성이 516일 주기로 이 별을 공전하는 것이 발견되었다. HD 120084는 또 다른 진화된 별로, 스펙트럼형이 G7III인 노란색 거성이며, 태양 질량의 약 2.4배이다. 2013년에 별의 시선 속도를 정밀하게 측정하여 목성 질량의 4.5배인 행성이 발견되었는데, 이 행성은 가장 이심률이 큰 행성 궤도(e = 0.66) 중 하나를 가지고 있다. HD 150706는 태양계에서 약 89광년 떨어져 있는 스펙트럼형이 G0V인 태양과 같은 별이다. 2012년에 발표된 연구에 따르면, 목성 질량의 약 2.7배인 동반성이 있으며, 궤도를 완료하는 데 약 16년이 걸리고 별에서 6.8 AU 떨어져 있다.

4.2. 심원천체

작은곰자리는 심원천체가 거의 없는 편이다. 작은곰자리 왜소은하는 1955년 로웰 천문대의 앨버트 조지 윌슨이 팔로마 하늘탐사에서 발견한 왜소 타원은하이다. 그 중심은 지구에서 약 225000ly 떨어져 있다. 1999년 케네스 미겔과 크리스토퍼 버크는 허블 우주 망원경을 사용하여 이 은하가 약 140억 년 전에 시작되어 약 20억 년 동안 지속된 단일 별 생성 폭발을 겪었다는 것을 확인했으며, 이 은하는 아마도 우리 은하와 같은 나이일 것이라고 결론지었다.

NGC 3172(극북극성이라고도 함)는 겉보기 등급이 14.9인 희미한 은하로, 북극에 가장 가까운 NGC 천체이다. 1831년 존 허셜에 의해 발견되었다.

NGC 6217은 약 67 떨어진 막대나선은하이다. 약 10.16cm 또는 그 이상의 망원경을 사용하여 작은곰자리 제타별에서 동북동쪽 약 2.5° 떨어진 11등급 천체로 찾을 수 있다. 이 은하는 일반적인 은하에 비해 높은 별 생성률을 보이는 별폭발은하로 특징지어진다.

NGC 6251은 지구에서 340 이상 떨어진 활동적인 초거대 타원형 전파 은하이다. 이 은하는 세이퍼트 2형 활동 은하핵을 가지고 있으며, 가장 극단적인 세이퍼트 은하의 예 중 하나이다. 이 은하는 고에너지 감마선 방출을 하는 감마선원 3EG J1621+8203과 관련이 있을 수 있다. 또한 1977년에 발견된 가장 밝은 것 중 하나인 한쪽으로 치우친 전파 제트로도 유명하다.

5. 기타

이 섹션에서는 작은곰자리에 대해 알려진 추가적인 정보를 제공하지 않는다.

5.1. 유성우

작은곰자리 유성우는 12월 18일에서 25일 사이에 극대화되는 주요 유성우로, 모혜성은 8P/터틀이다.