NGC 3603 A1

1. 개요

NGC 3603 A1은 NGC 3603 성단 내에 위치한 쌍성계이다. 두 별인 NGC 3603-A1a와 NGC 3603-A1b는 3.77일 주기로 공전하며, 식 현상으로 밝기가 변화한다. 이들은 모두 WN6h형 울프-레이에별로, 높은 광도로 인해 강한 항성풍을 생성한다. A1a별은 태양 질량의 120배, A1b별은 92배로 추정되며, 젊은 나이에도 불구하고 상당한 질량을 잃었다.

2. 역사

NGC 3603은 젊고 질량이 큰 성단을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 중심에 있는 매우 밝은 광원은 헨리 드레이퍼 목록에 HD 97950으로 등재되었다. 1928년 유니언 천문대의 관측 결과, HD 97950의 위치에 6개의 항성이 존재한다는 보고가 있었고, 이들은 각각 A부터 F까지의 기호로 명명되었다. 이후 스펙클 관측을 통해 중심부의 밝은 AB별이 분해되어 A1, A2, A3, B의 4개 항성이 확인되었고, 추가로 2개의 항성이 더 발견되었다. 현재는 우주 망원경이나 보정 광학 기술을 이용하여 직접 촬영하고 분리할 수 있다.

분광 관측을 통한 시선 속도 측정 결과, HD 97950에 있는 볼프-레이에별이 분광 쌍성이라는 사실과, 이 볼프-레이에별이 HD 97950의 A, B, C별 중 하나라는 것이 밝혀졌다. 이후, A1별이 볼프-레이에별이며, 측광 관측으로 얻은 광도 곡선에서 분광 쌍성에 해당하는 것 역시 A1별이라는 사실이 밝혀졌다.

2.1. 발견 및 초기 관측

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NGC 3603은 젊고 질량이 큰 성단을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 중심에 있는 매우 밝은 광원은 헨리 드레이퍼 목록에 HD 97950으로 등재되어 있었다. 1928년 유니언 천문대의 관측 결과, HD 97950의 위치에 6개의 항성이 존재한다는 보고가 있었고, 이들은 각각 A부터 F까지의 기호로 명명되었다. 이후 스펙클 관측을 통해 중심부의 밝은 AB별이 분해되어 A1, A2, A3, B의 4개 항성이 확인되었고, 추가로 2개의 항성이 더 발견되었다. 현재는 우주 망원경이나 보정 광학 기술을 이용하여 직접 촬영하고 분리할 수 있다.

분광 관측을 통한 시선 속도 측정 결과, HD 97950에 있는 볼프-레이에별이 분광 쌍성이라는 사실이 밝혀졌다. 또한, 이 볼프-레이에별은 HD 97950의 A, B, C별 중 하나임이 확인되었다. 이후, A1별이 볼프-레이에별이며, 측광 관측으로 얻은 광도 곡선에서 분광 쌍성에 해당하는 것 역시 A1별이라는 사실이 밝혀졌다.

2.2. 분광 관측 및 쌍성계 확인

분광 관측에 의한 시선 속도 측정 결과, HD 97950에 있는 울프-레이에별이 분광 쌍성이라는 것이 발견되었고, 더 나아가 그 울프-레이에별은 HD 97950의 A, B, C별 중 하나라는 것도 밝혀졌다. 이후, A1별이 울프-레이에별이며, 측광 관측으로 얻은 광도 곡선에서 분광 쌍성에 해당하는 것도 A1별임이 밝혀졌다.

3. 특징

NGC 3603-A1은 탄생 후 약 150만 년밖에 지나지 않은 매우 젊은 항성이지만, 이미 초기 질량에서 상당한 질량을 잃었다. 초기 질량은 A1a가 148, A1b가 106였을 것으로 예상되지만, 현재는 각각 120와 92로, 이미 태양 질량의 28배와 14배를 각각 잃은 셈이다.

3.1. NGC 3603-A1 쌍성계

NGC 3603-A1의 두 별, NGC 3603-A1a와 NGC 3603-A1b는 3.77일 주기로 공전하며, 식 현상으로 약 0.2등급 밝기가 변화한다. 두 별은 매우 가까이 있어, 둘 사이의 거리는 별 자체의 지름과 거의 같으며, 별은 거의 로슈 로브를 채우고 있는 것으로 보인다.

A1a별과 A1b별의 질량은 궤도 요소로부터 계산되었으며, A1a별은 태양의 116(±31)배, A1b별은 태양의 89(±16)배로 나타났다. 이는 이론적 예측이 아닌, 관측량으로부터 케플러 운동을 계산하여 직접 유도된 질량으로는 가장 큰 것이다. 물리적 성질로부터 추정한 질량은 조금 더 커서, A1a별이 태양의 120배, A1b별이 태양의 92배가 된다.

NGC 3603-A1계의 두 별은 모두 울프-레이예별이며, 그 스펙트럼형은 WN6h로 나타난다. WN형은 스펙트럼에서 이온화된질소의 휘선이 두드러지는 울프-레이예별임을 나타내며, WN6은 헬륨과 질소의 휘선의 세기가 중간 정도임을, "h"는 스펙트럼에 수소의 휘선이 보인다는 것을 나타낸다. 이 종류의 울프-레이예별은 헬륨 연소층이 노출된 진화한 별이라는 울프-레이예별의 고전적인 모습과는 달리, 진화가 아직 진행되지 않은 고온의 별이 매우 높은 광도 때문에 높은 밀도와 빠른 항성풍을 생성하며, 그로 인해 외관상 울프-레이예별과 흡사해진 천체로 예상된다. NGC 3603-A1의 경우, 질량에서의 수소의 비율은 아직 60%에서 70% 정도인 것으로 예상된다.

NGC 3603-A1은 매우 젊어, 탄생 후 150만 년 정도밖에 지나지 않은 것으로 보이지만, 이미 초기 질량에서 상당한 질량을 잃었다. 초기 질량은 A1a가 태양의 148배, A1b가 태양의 106배였을 것으로 예상되지만, 현재는 그것이 120배와 92배가 되었으므로, 이미 태양의 28배, 14배의 질량을 각각 잃은 셈이 된다.

3.2. 구성원의 질량

궤도 요소 계산 결과, A1a별은 태양의 116(±31)배, A1b별은 태양의 89(±16)배로, 관측으로 직접 유도된 질량 중 가장 큰 값이다. 물리적 성질로부터 추정한 질량은 A1a별이 태양의 120배, A1b별이 태양의 92배이다.

3.3. 울프-레이에별 특성

NGC 3603-A1계의 두 별은 모두 울프-레이에별이며, 스펙트럼형은 WN6h로 나타난다. WN6h는 스펙트럼에서 이온화된 질소의 휘선이 두드러지는 울프-레이에별임을 나타내며, WN6은 헬륨과 질소의 휘선의 세기가 중간 정도임을, "h"는 스펙트럼에 수소의 휘선이 보인다는 것을 나타낸다.

이러한 유형의 울프-레이에별은 헬륨 연소층이 노출된 진화한 별이 아니라, 진화 초기 단계의 고온 별이 매우 높은 광도로 인해 높은 밀도와 빠른 항성풍을 생성하여 울프-레이에별과 유사한 외관을 갖는 천체로 추정된다. NGC 3603-A1의 경우, 질량에서 수소의 비율은 아직 60%에서 70% 정도인 것으로 예상된다.

3.4. 질량 손실 및 진화

NGC 3603-A1은 탄생 후 150만 년 정도밖에 지나지 않은 매우 젊은 별이지만, 이미 초기 질량에서 상당한 질량을 잃었다. 초기 질량은 A1a가 148, A1b가 106였을 것으로 예상되지만, 현재는 각각 120와 92가 되었으므로, 이미 태양 질량의 28배, 14배를 각각 잃은 셈이 된다.