HE 1523-0901

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1. 개요
2. 명칭
3. 관측
- 3.1. 분광쌍성
4. 나이
- 4.1. 연대 측정 방법
5. 우주론적 의의
- 5.1. 초기 우주 연구에 대한 기여
- 5.2. 2세대 항성
참조

1. 개요

HE 1523-0901은 함부르크/유럽 남방 천문대 성표에 수록된 별로, 태양 질량의 약 80%이며, 남반구와 위도가 낮은 북반구에서 관측 가능하다. 2015년 분광쌍성으로 밝혀졌으며, 동반 천체는 갈색 왜성이나 외계행성일 가능성이 있다. 이 별은 약 132억 년 된 것으로 추정되며, 우라늄과 토륨의 붕괴를 이용하여 나이를 측정했다. HE 1523-0901은 우주에서 가장 오래된 별 중 하나이며, 초기 우주 연구와 원소 합성 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

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HE 1523-0901
기본 정보
HE 1523-0901의 상상도
명칭	HE 1523-0901
천체 종류	별
별자리	천칭자리
관측 정보
J2000.0 좌표	적경: 적위:
겉보기 등급 (V)	11.129
특징
종족	종족 II
분광형	적색 거성 (CEMP)
B-V 색지수	+1.057
운동
시선 속도	-162.48 ± 0.34 km/s
고유 운동	적경 방향: −22.685 mas/yr 적위 방향: −28.204 mas/yr
시차	0.3278 ± 0.0197 mas
물리적 특성
질량	0.80 ± 0.01 M☉
반지름	27 R☉
광도	730 L☉
표면 중력 (log g)	1.29 ± 0.15
유효 온도	4742 ± 100 K
금속함량 ([Fe/H])	-2.65 ± 0.22
나이	132억 년
식별 정보
다른 명칭	HE 1523-0901 2MASS J15260106-0911388 TYC 5594-576-1
데이터베이스 링크	SIMBAD: HE+1523-0901

2. 명칭

HE 1523-0901은 이 별이 함부르크/ESO 서베이 목록에 포함되어 있음을 나타낸다. 대부분의 항성은 여러 목록에 나열되며 종종 여러 가지 다른 지정명으로 알려져 있다. 항성의 명칭을 통해 어느 성표에 수록되어 있는 천체인지를 식별할 수 있다.

3. 관측

HE 1523-0901은 태양 질량의 약 80% 정도이다. 남반구에서는 날씨가 좋을 때 작은 망원경으로 관측할 수 있으며, 북반구 저위도 지역에서도 관측 가능하다.

3. 1. 분광쌍성

HE 1523-0901은 2015년 연구에서 분광쌍성으로 밝혀졌다. 동반 천체는 최소 질량이 목성 질량의 약 11배 정도이며, 갈색왜성이나 질량이 큰 외계행성일 가능성이 있다. 하지만 발견 논문에서는 동반 천체의 궤도가 거의 정면일 수 있다고 제시하는데, 이 경우 실제 질량은 최소 질량보다 훨씬 커서 태양 질량의 약 1/4에 달할 수 있다. 이러한 천체는 적색왜성일 것이다. 궤도 경사각과 따라서 실제 질량은 아직 확실하게 알려지지 않았다.

4. 나이

HE 1523-0901은 탄생 후 132억 년이 경과했다고 추정된다.^[6] 이 별은 수명이 다해 초신성으로 폭발한 1세대 별들의 잔해로부터 직접 형성된 것으로 여겨진다. 이는 알려진 물질의 역사 초기에 일어났다. HE 1523-0901은 현재 적색 거성 단계이며, 곧 수명을 다할 것으로 생각된다.

4. 1. 연대 측정 방법

유럽 남방 천문대(ESO)의 초거대 망원경(Very Large Telescope)으로 측정한 이 별의 나이는 132억 년이다. 이는 가장 오래된 별들 중 하나이며, 플랑크 탐사선으로 측정한 우주의 나이(138억 년)와 거의 비슷하다.^[1] 나이 추정치의 측정 불확실성은 가정에 따라 에서 까지 다양하지만, 같은 방법을 사용하여 이 별과 다른 별들의 상대적 나이에 대한 불확실성은 더 작다.

HE 1523-0901은 우라늄과 토륨의 붕괴를 여러 중성자 포획 원소의 측정과 함께 사용하여 나이를 결정한 최초의 별이다.^[2] 발견 당시에는 은하계에서 가장 오래된 항성이자, 발견된 항성 중 우주에서 가장 오래된 항성이었다.^[6]

HE 1523-0901의 나이는 항성의 나이 추정으로는 처음으로, 방사성 동위원소를 포함하는 우라늄과 토륨에 의한 방사성 연대 측정이 이루어졌고, 안정 동위원소를 포함하는 유로피움, 오스뮴, 이리듐의 양과 결합하여 연대 측정 데이터 검증이 이루어졌다.^[7] 두 종류의 방사성 동위원소와 세 종류의 안정 동위원소를 이용한 동시 연대 측정은 매우 드물다.^[8] 132억 년이라는 나이는 우주의 나이인 137억 7천만 년보다 불과 5억 7천만 년밖에 어리지 않은 나이이다.

2013년에 HD 140283의 나이가 136억 6천만 년에서 152억 6천만 년으로 추정되어, 가장 오래된 항성의 자리를 내주게 되었다.^[9]

5. 우주론적 의의

HE 1523-0901은 금속 함량이 매우 낮은 저금속성 항성이지만, 아주 적은 양이라도 금속이 존재한다는 사실은 우주론적으로 중요하다. 빅뱅 핵합성에서는 수소, 헬륨, 극미량의 리튬과 베릴륨만 생성되었고, 이보다 무거운 원소는 항성 내부 핵융합 반응으로 생성되지만, 이마저도 철이나 니켈까지만 가능하다. HE 1523-0901에 포함된 우라늄이나 토륨 같은 무거운 원소는 초신성 폭발 시 발생하는 r-과정을 통해 생성된다.^[7]

HE 1523-0901은 가벼운 항성이기 때문에 132억 년이 지난 현재까지도 살아남아 관측될 수 있었다. 초기 우주는 밀도가 높아 무거운 항성이 형성되기 쉬웠지만, HE 1523-0901과 같이 가벼운 항성이 어떻게 형성되었는지는 아직 풀리지 않은 수수께끼이다.

또한, 128억 년 된 저금속성 항성 HIP 11952에는 목성형 행성으로 추정되는 외계 행성이 2개 존재한다.^[10] 이러한 행성의 존재는 HE 1523-0901과 함께 우주의 원소 합성 과정에 대한 이해를 넓혀준다.

5. 1. 초기 우주 연구에 대한 기여

HE 1523-0901은 금속 함량이 [Fe/H] = -2.95로 매우 금속이 부족한 저금속성 항성이다.^[6] 극히 적은 양이지만 항성에 금속이 존재한다는 것은 중요하다. 우주 탄생 당시 빅뱅의 원소 합성에서는 수소에서 헬륨과 극미량의 리튬 및 베릴륨만 합성되고, 이보다 무거운 원소들은 항성 내 원소 합성이라 불리는 항성 내부 핵융합 반응으로 생성된다. 하지만 이 반응으로도 합성될 수 있는 가장 무거운 원소는 철이나 니켈이다. HE 1523-0901에 포함된 우라늄이나 토륨과 같은 극도로 무거운 원소들은 r-과정이라 불리는 초신성 폭발 주변부에서 일어나는 급격한 중성자 포획을 통해 생성된다.

따라서 HE 1523-0901에 포함된 무거운 원소의 존재는, 이 항성이 탄생한 분자 구름이 이미 수명을 다한 더 오래되고 무거운 항성의 초신성 폭발로 흩뿌려진 물질로 이루어졌음을 의미한다. 이는 우주 탄생 후 얼마나 지나야 대질량 항성이 탄생하는지에 대한 논의에 영향을 준다.^[7]

HE 1523-0901은 어떤 항성의 잔해로부터 탄생했기 때문에 현재까지 관측되는 가장 오래된 항성 중 하나이지만, 우주 최초의 항성은 아니다.^[5] 가장 오래된 항성은 금속을 전혀 포함하지 않고 수소와 헬륨으로만 구성되었을 것이다. 그러한 항성들은 태양의 수십 배에서 수백 배의 질량을 가지며, 수백만 년 만에 수명을 다했을 것으로 추정되어 관측이 어렵다. 반면, HE 1523-0901은 태양의 0.8배 정도의 가벼운 항성이기 때문에 132억 년이 지난 현재까지도 수명을 다하지 않은 것으로 보인다.^[5] 초기 우주는 현재보다 크기가 작고 물질 밀도가 높아 대질량 항성이 형성되기 쉬운 환경이었지만, HE 1523-0901과 같이 가벼운 항성이 어떻게 형성되었는지는 아직 밝혀지지 않았다.

HIP 11952라는, 나이가 128억 년으로 추정되는 저금속성 항성([Fe/H] = -1.9)에는 목성형 행성으로 추정되는 외계 행성이 2개 존재한다.^[10] 이러한 행성의 존재는 HE 1523-0901과 함께 우주의 원소 합성 과정에 대한 이해를 넓히는 데 기여한다.

5. 2. 2세대 항성

HE 1523-0901은 금속 함량이 [Fe/H] = -2.95로 매우 금속이 부족한 저금속성 항성이다.^[6] 아주 적은 양이지만 항성에 금속이 존재한다는 것은 중요한데, 이는 우주 탄생 당시 빅뱅의 원소 합성에서는 수소에서 헬륨과 극미량의 리튬 및 베릴륨만 합성되고, 이보다 무거운 원소는 항성 내 원소 합성이라는 항성 내부 핵융합 반응으로 생성되지만, 이 경우에도 합성될 수 있는 가장 무거운 원소는 철이나 니켈이기 때문이다. HE 1523-0901에 포함된 우라늄이나 토륨과 같은 극도로 무거운 원소는 r-과정이라 불리는 초신성 폭발 주변부에서 일어나는 급격한 중성자 포획에 의해 생성된다.^[7] 따라서 HE 1523-0901에 포함된 무거운 원소의 존재는 HE 1523-0901이 탄생한 분자 구름이 이미 수명을 다한 더 오래되고 무거운 항성의 초신성 폭발로 흩뿌려진 물질임을 나타낸다. 이는 우주 탄생으로부터 얼마나 시간이 지나면 대질량 항성이 탄생하는지에 대해 논하는 데 영향을 준다.^[7]

HE 1523-0901은 어떤 항성의 잔해로부터 탄생했기 때문에 현재까지 생존하여 관측되는 가장 오래된 항성 중 하나이지만, 우주 최초의 항성은 아니다.^[5] 가장 오래된 항성은 금속을 전혀 포함하지 않고 수소와 헬륨으로만 구성된 항성일 것이다. 그러한 항성들은 태양의 수십 배에서 수백 배의 질량을 가지며, 불과 수백만 년 만에 수명을 다했을 것으로 추정되어 관측이 어려울 것으로 생각된다. 반면 HE 1523-0901은 태양의 0.8배 정도의 가벼운 항성이기 때문에 132억 년이 지난 현재에도 수명을 다하지 않았을 것으로 보인다.^[5] 초기 우주는 현재보다 크기가 작고 물질 밀도가 높아 대질량 항성이 형성되기 쉬운 환경이었지만, HE 1523-0901과 같이 가벼운 항성이 어떻게 형성되는지는 수수께끼이다.

한편, HIP 11952라는 나이가 128억 년으로 추정되는 저금속성 항성([Fe/H] = -1.9)에는 목성형 행성으로 추정되는 외계 행성이 2개 존재한다.^[10] 행성의 존재는 HE 1523-0901과 함께 우주의 원소 합성 경과에 영향을 미친다.

참조

_[1] 뉴스 Nearby Star Is A Galactic Fossil https://www.scienced[...] Science Daily 2007-05-10
_[2] 뉴스 A galactic fossil: Star is found to be 13.2 billion years old http://physorg.com/n[...] PhysOrg 2007-05-12
_[3] 웹사이트 TYC 5594-576-1 -- Star https://simbad.u-str[...]
_[4] 웹사이트 The discovery of HE 1523-0901 -- a strongly r-process enhanced star with uranium http://space.mit.edu[...]
_[5] 뉴스 Ancient star nearly as old as the universe http://www.msnbc.msn[...] NBC NEWS.com
_[6] 웹사이트 Discovery of HE 1523-0901, a Strongly r-Process Enhanced Metal-Poor Star with Detected Uranium https://arxiv.org/ab[...]
_[7] 웹사이트 A galactic fossil: Star is found to be 13.2 billion years old http://phys.org/news[...]
_[8] 웹사이트 Texas Astronomer Finds Six 'Cosmic Clocks' in Star Born Soon After Big Bang http://mcdonaldobser[...]
_[9] 웹사이트 HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang http://jp.arxiv.org/[...]
_[10] 웹사이트 Catalog 'HIP 11952' in name http://exoplanet.eu/[...]
_[11] 웹사이트 Hubble Finds Birth Certificate of Oldest Known Star http://www.nasa.gov/[...]
_[12] 웹사이트 HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang http://jp.arxiv.org/[...] 2013-07-19
_[13] 뉴스 A galactic fossil: Star is found to be 13.2 billion years old http://physorg.com/n[...] physorg.com 2007-05-12

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