S0-102

1. 개요

S0-102는 궁수자리 A*를 11.5년에 한 바퀴 도는 항성으로, 2012년 기준으로 A* 주위를 도는 별들 중 가장 짧은 공전 주기를 가진다. 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 연구팀이 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 발견했으며, S0-2보다 광도가 16분의 1밖에 되지 않아 발견이 늦어졌다. S0-102와 S0-2의 공전 연구를 통해 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝히고, 일반 상대성 이론 효과를 관측하려는 시도가 이루어지고 있다.

2. 발견

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀이 하와이 마우나케아 정상에 있는 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 이 별을 발견했다.

3. 궤도 특징

S0-102는 A* 주위를 11.5년 주기로 공전하며, 발견 당시 알려진 항성 중 가장 짧은 공전 주기를 가진 항성이었다. 공전 궤도는 이심률이 큰 타원 궤적을 그리며, 궤도의 총 길이는 658이다. S0-102의 공전 속도는 A*와의 최근접점에서 초속 5,000 킬로미터까지 가속된다.

천문학자들은 S0-102와 S0-2의 공전을 연구하여 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. A*의 질량은 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 크기 때문에 중력적색편이로 생기는 일반상대성 효과를 관측할 수 있으리라 기대하고 있다. 다만, S0-102의 공전 궤도 변화는 순수하게 A*의 영향만으로 일어난다고 해석할 수는 없는데, 발견되지 않은 천체들도 이 별의 궤도에 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

3.1. 공전 주기

S0-2는 2012년 기준으로 A* 주위를 도는 항성들 중 공전주기가 가장 짧은 항성으로 기록되었으며, 그 주기는 16년이다. S0-102는 이보다 더 짧은 11.5년의 공전 주기를 가지고 있어, 2000년부터 2012년까지 한 공전 주기를 모두 관찰할 수 있었다. S0-102의 발견이 늦어진 이유는 광도가 S0-2의 16분의 1밖에 되지 않았기 때문이다. 지구에서 볼 때 S0-102는 시계방향으로 A*를 11.5년에 한 바퀴 돈다. 이는 전파원 근처 다른 항성들의 평균 공전주기인 약 60년에 비해 매우 짧아, 위치 변동을 기록하기에 용이하다.

3.2. 궤도 이심률 및 크기

S0-102는 이심률이 큰 타원 궤도를 그리며, 궤도 총 길이는 658이다. 궁수자리 A*와의 최근접점 거리는 약 260 AU(38896)로, 태양-명왕성 거리의 약 6.6배이다.

3.3. 공전 속도

S0-102의 공전 속도는 궁수자리 A*와의 최근접점에서 초속 5,000 킬로미터까지 가속되며 이는 빛 속력의 1%가 넘는 값이다.

4. 과학적 의의

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 하와이 마우나케아 정상에 있는 W. M. 켁 천문대 적외선 망원경을 이용하여 S0-102를 발견했다.

S0-102는 지구에서 볼 때 시계방향으로 전파원 A*를 11.5년에 한 바퀴 돈다. 2012년을 기준으로 A* 주위를 도는 항성들 중 공전주기가 가장 짧은데, 발견 직전까지 수위를 차지했던 별은 S0-2로 공전주기는 16년이다. S0-102는 S0-2보다 16배 어두워 발견이 늦어졌다. S0-102의 공전궤도는 이심률이 큰 타원 궤적을 그리고 있으며 궤도의 총 길이는 6580억 킬로미터이다. S0-102의 공전속도는 A*와의 최근접점에서 1초에 5천 킬로미터까지 가속되며 이는 빛 속력의 1%가 넘는 값이다.

S0-102와 S0-2의 공전 궤도 연구는 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 밝히고, 일반 상대성이론 효과를 관측하는 데 중요한 단서를 제공한다. (자세한 내용은 하위 문단 참조)

4.1. 중력 퍼텐셜 연구

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 이 별과 S0-2의 공전을 연구하여 궁수자리 A*의 중력 퍼텐셜을 정밀하게 측정할 수 있다고 발표했다. 궁수자리 A*의 질량은 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 크기 때문에 중력적색편이로 생기는 일반상대성 효과를 관측할 수 있으리라 기대하고 있다.

천문학자들은 궁수자리 A* 주변에 보이지 않는 항성의 잔해들(백색 왜성, 중성자별, 항성질량 블랙홀)이 분포할 것으로 추정한다. 만약 일반 상대성이론이 옳다면 항성은 전파원을 1회 공전할 때마다 같은 자리에 돌아오는 것이 아니라 조금씩 위치를 바꾸면서 장기적으로 '데이지 꽃잎' 문양을 그리게 될 것이라고 한다. 전파원 근처 다른 항성의 평균 공전주기는 약 60년임에 반해 S0-102는 매우 짧은 11.5년으로 이러한 위치변동을 기록하기에 용이하다. 다만 이 별의 공전궤도 변화가 순수하게 전파원의 영향만으로 일어난다고 해석할 수는 없는데, 발견되지 않은 천체들도 이 별의 궤도에 영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

4.2. 일반 상대성이론 효과 관측

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스의 앤드레아 M. 게즈가 이끄는 연구팀은 궁수자리 A*의 질량이 태양의 430만 배로 주변 공간을 뒤틀 정도로 커서 중력적색편이와 같은 일반 상대성이론 효과를 관측할 수 있을 것이라 기대한다. 일반 상대성이론에 따르면 항성은 전파원을 1회 공전할 때마다 같은 자리에 돌아오지 않고, 장기적으로 데이지 꽃잎 문양을 그리게 된다. S0-102는 공전 주기가 11.5년으로 매우 짧아 이러한 위치 변동을 기록하기에 용이하다. 다만, 발견되지 않은 다른 천체의 영향도 고려해야 한다.