물병자리 파이
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1. 개요
물병자리 파이는 B1 Ve 스펙트럼형의 Be형 별로, 수소의 발머선이 휘선으로 나타나는 특징을 보인다. 변광성으로, 스펙트럼과 광도 변화를 보이며, X선 관측 결과 카시오페이아자리 감마형 변광성과 유사한 특성을 보인다. 쌍성계로, 84.1일 주기의 궤도를 가지며, 주성은 태양 질량의 14배, 반성은 2.3배로 추정된다. 히파르코스 위성의 관측으로 거리가 약 780광년으로 추정되나, 질량 추정치와 광도 간의 불일치가 존재한다. WISE 위성의 관측에서는 보우 쇼크로 추정되는 적외선 방사원이 발견되었다. 문화적으로는 중국과 아랍 천문학에서 별자리로 사용되었으며, 다양한 이름으로 불렸다.
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| 물병자리 파이 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 별자리 | 물병자리 |
| 명칭 | B=π Aqr F=52 Aquarii BD=+00 4872 FK5=1585 HD=212571 HIP=110672 HR=8539 SAO=127520 |
| 관측 정보 | |
| 시대 | J2000 |
| 겉보기 등급 | 4.42 - 4.87 |
| 분광형 | B1III-IVe |
| U-B 색지수 | -0.98 |
| B-V 색지수 | -0.03 |
| 변광성 유형 | γ Cas |
| 고유 운동 | |
| 시선 속도 | +4.0 |
| 고유 운동 (적경) | +17.83 |
| 고유 운동 (적위) | +2.41 |
| 시차 | 4.17 |
| 절대 등급 | -2.09 |
| 궤도 요소 | |
| 참고 문헌 | Bjorkman et al. 2002 |
| 이심률 | 0.0 (고정) |
| 근점 인수 | 0.0 (고정) |
| 물리적 특성 | |
| 질량 | M☉ |
| 반지름 | 6.2 R☉ |
| 광도 | 7,302 L☉ |
| 금속 함량 (Fe/H) | −0.02 |
| 나이 | 백만 년 |
2. 특징
20세기 초 스펙트럼에서 수소의 발머선이 휘선으로 나타나는 것이 확인되어 스펙트럼형 B1 Ve의 Be형 별로 분류되었다. 또한, 발머 휘선의 윤곽이 시간에 따라 변하는 특징이 관측되어 주목받았다.
2. 1. 변광
물병자리 파이별은 20세기 초, 스펙트럼에서 수소의 발머선이 휘선으로 나타나는 것이 확인되어 스펙트럼형 B1 Ve의 Be형 별로 분류되었다 . 또한, 발머 휘선의 윤곽이 시간에 따라 변하는 것이 밝혀져 많은 관측이 이루어졌다.이 별의 스펙트럼 변화는 뚜렷했지만, 밝기 변화는 1957년부터 1975년 사이에 파장에 따라 0.2등급에 달하는 거의 단조로운 증가가 확인되면서 확정된 변광성으로 인정받게 되었다 .
밝았던 물병자리 파이별은 1980년대 말부터 점차 어두워지기 시작하여 1996년부터 2001년까지 어두운 상태를 유지하다가, 2001년 이후 다시 밝아졌다 . 이러한 밝기 변화는 Be형 별의 특징인 항성 주위의 가스 원반이 형성되거나 사라지면서 발생하는 것으로 여겨진다. 가스 원반이 형성될 때는 겉보기 등급이 4.4등급까지 밝아지고, 원반이 흩어져 사라질 때는 4.8등급 정도로 어두워지는 것으로 추정된다.
X선 천문 위성 XMM-Newton의 관측 결과, 물병자리 파이별의 X선 스펙트럼 특징과 다양한 시간 규모에 따른 X선 플럭스 변화가 카시오페이아자리 감마형 변광성과 유사하다는 점이 밝혀졌다. 이에 따라 물병자리 파이별은 카시오페이아자리 감마형 변광성 중 하나로 분류되었으며, 이는 변광성 종합 목록에도 반영되어 있다 .
2. 2. 쌍성계
물병자리 파이별의 스펙트럼에서 수소 Hα선의 윤곽이 시간에 따라 변화한다는 사실은 이전부터 알려져 있었다. 톨레도 대학교 등의 연구 그룹은 1996년부터 2001년까지 Hα선의 휘선 성분과 흡수선 성분의 시선 속도 변화를 추적했다. 그 결과, 시선 속도가 84.1일의 주기로 규칙적으로 변한다는 것을 발견하여 물병자리 파이별이 쌍성이라는 결론을 내리고 그 궤도 요소를 추정했다. 이후 Hα선의 이중 휘선 구조에서 휘선 강도 비율의 시간 변화를 조사한 연구에서도 같은 결과가 나와 쌍성임이 확실시되었다.물병자리 파이별계는 궤도 주기가 84.1일이고, 궤도 긴반지름은 약 0.96 AU인 쌍성이다. 궤도 경사각은 65°에서 85° 사이로 추정된다. 주성은 Be별이며, 질량은 태양의 약 14배, 반지름은 태양의 약 13배로 추정된다. 반성은 질량이 태양의 약 2.3배로 추정되며, 분광형 A형에서 F형 사이의 주계열성일 것으로 추측된다. 하지만 반성의 스펙트럼에서는 해당 유형의 항성에서 나타나는 특징적인 흡수선이 검출되지 않아 정확한 정보는 아직 불분명하다.
2. 2. 1. 광도와 거리 문제
히파르코스 위성이 관측한 연주시차로부터 구한 물병자리 파이별의 거리는 대략 780광년이다. 이 거리를 기준으로 계산하면 절대 등급은 -2.2등급, 광도는 태양의 약 5,000배로 추정된다. 하지만 이 광도는 별의 궤도 운동으로부터 역학적으로 계산한 주성의 질량과 비교했을 때 너무 낮은 값이다. 반대로, 이 광도를 바탕으로 항성 진화 이론에 따라 주성의 초기 질량을 추정하면 태양의 9.5배가 되는데, 이는 궤도 운동으로 계산된 질량보다 너무 작다는 문제가 생긴다.한편, 궤도 운동으로 계산된 주성의 질량(태양의 약 14배)을 기준으로 광도를 추정하면 태양의 약 50,000배, 절대 등급은 -4.6등급이 된다. 이 경우 별까지의 거리는 대략 2,400광년으로 계산되어, 히파르코스 위성의 측정값보다 훨씬 멀리 떨어져 있다는 결과가 나온다.
2. 3. 바우 쇼크
적외선 천문 위성 WISE를 이용한 원적외선 촬영 관측 결과, 물병자리 파이별의 동쪽에서 남북으로 200초, 항성으로부터 동쪽으로 약 150초까지 펼쳐진 호 모양의 적외선 방사원이 발견되었다. 이 구조는 전형적인 보우 쇼크의 형태를 띠고 있다. 물병자리 파이별의 주성은 항성풍의 속도가 빠르고 질량 방출률도 높아, 이 구조가 보우 쇼크일 가능성이 높게 점쳐진다. 하지만 물병자리 파이별의 고유 운동 방향은, 발견된 구조를 보우 쇼크로 가정했을 때 예상되는 원뿔 모양의 정점 방향과 일치하지 않는다. 이는 일반적인 보우 쇼크의 모습과는 다른 특징이다.3. 문화
물병자리 파이는 여러 문화권의 천문 기록에서 중요한 위치를 차지해왔다. 중국 천문학에서는 주변 별들과 함께 '무덤'을 상징하는 성군의 일원으로 여겨졌으며, 아랍 천문학에서는 '텐트'나 '막사'와 관련된 성군의 일부이자 '행운'을 나타내는 별로 인식되었다. 17세기 유럽에서는 휴고 그로티우스가 '시트'(Seat)라는 이름을 붙이기도 했으나, 이 명칭은 널리 통용되지 못했다.
3. 1. 아랍
알 악사시 알 무아케트의 ''달력''에 있는 별 목록에서, 이 별은 '''وسط الأخبية''' (Wasat al Achbiya, ''wasath al ahbiyah'')로 지정되었으며, 이는 라틴어로 Media Tabernaculorum, 즉 '집(텐트)의 행운의 중간'으로 번역되었다. 이 별은 감마 물병자리(사다치비아), 제타 물병자리(사달타거 / 아크르 알 아크비야) 및 에타 물병자리(히드리아)와 함께 '''الأخبية''' (알 아흐비야), 즉 텐트라고 불리는 그룹의 일부였다.아라비아의 월숙 중 하나인 'saʽd al-akhbiya'는 감마 물병자리, 파이 물병자리, 제타 물병자리, 에타 물병자리 부근으로 여겨졌으며, "막사 안의 행운(의 별)"이라는 의미로 추정된다. 울루그 베그의 성표에서는 이 이름이 감마 물병자리에 붙여졌지만, 제타 물병자리, 에타 물병자리, 파이 물병자리도 함께 기록되어 있다. 시계 제작자 알 악사시 알 무아케트 역시 그의 성표에서 파이 물병자리를 Wasat al Achbiya (Media Tabernaculorum)라고 기록했다.
3. 2. 중국
중국 천문학에서 墳墓중국어(), 즉 '무덤'은 물병자리 파이, 감마 물병자리, 제타 물병자리, 에타 물병자리로 구성된 성군을 가리킨다. 따라서 물병자리 파이 자체의 중국식 명칭은 墳墓四중국어()이며, 이는 '무덤의 네 번째 별'을 의미한다.3. 3. 기타
17세기에 그로티우스는 물병자리 파이를 '시트'(Seat)라고 불렀으나, 이 이름은 이후 거의 사용되지 않았다.중국 천문학에서는 물병자리 파이, γ 물병자리, ζ 물병자리, η 물병자리를 묶어 墳墓|분묘zho라는 성군으로 불렀다. '분묘'는 무덤을 뜻한다. 이 성군 안에서 물병자리 파이는 네 번째 별이라는 의미로 墳墓四|분묘 사zho라고 불렸다.
아랍 천문학에서는 알 악사시 알 무아케트의 성표에 이 별이 '와사트 알 아크비야'(Wasat al Achbiya, '''وسط الأخبية''')로 기록되어 있다. 이는 '집(텐트)들의 행운의 중간'이라는 뜻으로 라틴어로는 Media Tabernaculorumlat으로 번역되었다. 이 별은 γ 물병자리 (사다치비아), ζ 물병자리 (사달타거/아크르 알 아크비야), η 물병자리 (히드리아)와 함께 '알 아크비야'(Al Achbiyah, '''الأخبية'''), 즉 '텐트들'이라는 성군을 이루었다. 울루그 베그의 성표에서도 γ 물병자리, ζ 물병자리, η 물병자리, 물병자리 파이가 함께 기록되어 있다.
아라비아의 월숙 중 하나인 '사드 알 아크비야'(saʽd al-akhbiya)는 γ 물병자리, 물병자리 파이, ζ 물병자리, η 물병자리 부근으로 여겨졌으며, '막사 안의 행운(의 별)'이라는 의미로 추정된다.
참조
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