용골자리 에타

3. 관측 역사

1677년 에드먼드 핼리가 처음으로 4등급 밝기로 기록한 용골자리 에타는 18세기와 19세기에 걸쳐 밝기가 크게 변동하였다. 특히 1843년의 대폭발 때는 -0.8등급까지 밝아져 시리우스 다음으로 밝은 별이 되었다.

17세기 이전에 용골자리 에타가 관측되거나 기록되었다는 신뢰할 만한 증거는 없지만, 피터르 케이세르는 1595년에서 1596년 사이에 현재 위치와 거의 일치하는 4등급 별을 기술했다. 이는 페트루스 플랑시우스(Petrus Plancius)와 요도쿠스 혼디우스(Jodocus Hondius)의 천구의와 요한 바이어(Johann Bayer)의 1603년 『우라노메트리아(Uranometria)』에 복사되었다. 그러나 1603년 프레드릭 더 하우트만(Frederick de Houtman)의 항성 목록에는 용골자리 에타가 포함되어 있지 않다. 가장 초기의 확실한 기록은 에드먼드 핼리(Edmond Halley)가 1677년에 한 것으로, 그는 새로운 별자리 카롤리누스 왕관(Robur Carolinum) 내에서 이 별을 단순히 ''Sequens''(즉, 다른 별에 대한 "다음")로 기록했다.^[18] 이 별은 바이어 명명법(Bayer designation)으로 에타 로보리스 카롤리(Eta Roboris Caroli), 에타 아르구스(Eta Argus) 또는 에타 나비스(Eta Navis)로도 알려져 있었다.^[19]

핼리는 발견 당시 약 4등급의 겉보기 등급(apparent magnitude)을 제시했는데, 이는 현대 척도로 3.3등급으로 계산되었다. 이후 70년 동안 산발적인 관측을 통해 용골자리 에타는 아마도 3등급 또는 그보다 어두웠을 것이며, 니콜라-루이 드 라카유(Nicolas-Louis de Lacaille)가 1751년에 2등급으로 확실하게 기록할 때까지 그랬을 것이다.^[19] 그 후 50년 동안 용골자리 에타의 밝기가 크게 변했는지는 불분명하며, 윌리엄 버챌(William Burchell)이 1815년에 4등급으로 관측한 경우도 있지만, 이것이 단지 이전 관측의 재기록인지 여부는 불확실하다.^[19]

19세기 중반에는 하늘에서 두 번째로 밝은 별이 되었지만, 이후 맨눈으로 볼 수 없을 정도로 어두워졌다. 1900년부터 적어도 1940년까지 용골자리 에타는 약 7.6등급의 일정한 밝기로 유지된 것으로 보였으나,^[19] 1953년에는 6.5등급으로 다시 밝아진 것이 관측되었다.^[33] 밝기는 꾸준히 증가했지만, 몇 십분의 몇 등급의 꽤 규칙적인 변화를 보였다.^[26]

3. 1. 대폭발 (Great Eruption)

3. 2. 소규모 폭발 (Lesser Eruption)

4. 주변 천체

용골자리 에타는 용골자리 성운(NGC 3372) 내에 위치한다. 용골자리 성운은 은하수 내의 거대한 별 생성 영역으로, 남쪽 하늘에서 맨눈으로도 볼 수 있다. 이 성운은 방출 성운, 반사 성운, 암흑 성운이 복잡하게 섞여 있는 모습을 보여준다. 용골자리 에타의 스펙트럼은 성운 속 다양한 별 구름에서 반사되어 나타난다.^[119]

용골자리 에타 주변에는 다음과 같은 천체들이 있어 혼동을 일으킬 수 있다.

• 용골자리 에타 (η Carinae): 별 자체를 가리킨다.
• 호문쿨루스 성운(Homunculus Nebula): 1840년대 대폭발로 방출된 가스 구름으로, 허블 우주 망원경 영상으로 잘 알려져 있다.
• 열쇠구멍 성운: 주변에 있는 더 크고 어두운 무정형 성운이다.
• NGC 3372(용골자리 성운): 용골자리 에타를 포함하여 무겁고 밝은 별들이 탄생하는 영역이다.
• 트럼플러 16: 용골자리 에타가 속한 산개성단으로, 용골자리 성운 내에 있다. 용골자리 성운에는 트럼플러 14와 같은 다른 산개 성단들도 포함되어 있다.

4. 1. 호문쿨루스 성운 (Homunculus Nebula)

4. 2. 열쇠구멍 성운 (Keyhole Nebula)

4. 3. 트럼플러 16 (Trumpler 16)

5. 분광학적 특징

용골자리 에타별의 스펙트럼은 넓은 방출선이 주를 이루며, 고여기 상태의 선은 밀도가 높은 이온화된 성운에서 나오는 좁은 중심 성분과 함께 나타난다. 대부분의 선은 P사이그니 프로파일을 보이지만, 흡수 날개는 방출보다 약하다. 이는 중심별이 심하게 가려져 있기 때문이다. 톰슨 산란 날개는 덩어리진 항성풍을 나타낸다.^[44]

수소선은 강하게 나타나 용골자리 에타별이 여전히 수소 껍질을 가지고 있음을 보여준다. He^I 선은 약하고, He^II 선은 없어 주 항성의 온도 상한선을 제공한다. N^II 선은 확인되지만 강하지 않고, 탄소선은 검출되지 않으며, 산소선은 매우 약하거나 없어 CNO 순환을 통한 핵 수소 연소와 표면으로의 혼합을 나타낸다. 가장 두드러진 특징은 Fe^II 방출이며, 금지선은 항성 주변 저밀도 성운의 여기에서 발생한다.^[112][44]

1869년 최초의 스펙트럼 분석에서는 "C, D, b, F 및 주요 녹색 질소선"의 방출선을 기술했고, 흡수선은 없다고 설명했다.^[45] 이 문자들은 프라운호퍼 표기법으로 H_α, He^I, Fe^II, H_β에 해당한다. 마지막 선은 O^III로 알려진 녹색 성운선과 가까운 Fe^II에서 나온 것으로 추정된다.^[46]

1893년 사진 스펙트럼은 F5형 항성과 유사하게 묘사되었고, 1895년에는 강한 방출선이 주를 이루고 흡수선은 가려져 있었다. 이는 신성에서 나타나는 특징적인 스펙트럼 전이 현상이다.^[46]

밀도가 높은 항성풍과 관련된 방출선 스펙트럼은 19세기 후반 이후 지속되고 있다. 개별 선은 다양한 폭, 형태, 도플러 편이를 보이며, 시간에 따라 변화한다. 5.5년 주기의 변화가 가장 강하지만, 짧거나 긴 주기의 변화와 지속적인 발전도 나타난다.^[47][48] 바이겔트 덩어리에서 반사된 빛의 스펙트럼은 B0Ieq형 항성과 유사하다.^[12]

5. 1. 자외선 및 적외선 관측

5. 2. 고에너지 방사

6. 진화와 미래

용골자리 에타는 태양 질량의 100배가 넘는 매우 무거운 별로, 태양보다 백만 배 이상 밝다. 이러한 별들은 우리 은하 내에서도 매우 드물며, 항성 질량의 한계점인 에딩턴 한계에 근접하거나 이를 넘어서기도 한다. 에딩턴 한계는 별의 복사압과 중력이 평형을 이루는 지점으로, 이 한계를 넘어서는 별은 불안정하여 초신성이나 극초신성으로 생을 마감할 가능성이 높다.^[118]

용골자리 에타는 1843년 이래로 큰 규모의 폭발(초신성 위장 현상)을 여러 차례 겪었다. 이는 별의 표면이 불안정하거나 초신성 진화에 실패했음을 보여주는 징후로 여겨진다.

용골자리 에타와 같이 질량이 큰 별들은 극도로 밝기 때문에 내부 연료를 빠르게 소진한다. 에타별은 앞으로 수천 년 이내에 초신성 또는 극초신성 폭발을 일으킬 것으로 예상된다. 에타별의 정확한 진화 단계는 불확실하지만, 가까운 미래에 폭발할 가능성도 배제할 수 없다. 만약 에타별이 폭발한다면, 이는 에타별이 이미 질량 방출 단계에 들어섰음을 의미할 수도 있다. 밝은 청색변광성들은 극초신성으로 폭발할 만큼의 질량을 유지하지 못할 경우, 초신성이 되기 전에 질량을 우주 공간으로 방출하며 울프-레이에별로 진화한다.^[119]

용골자리 에타 A는 매우 뜨거운 주계열성으로 시작하여 이 넘는 밝은 천체였을 것으로 예상되며, 초기 질량은 적어도 이상이었을 것으로 추정된다. 핵 수소 연소가 진행됨에 따라 청색 초거성을 거쳐 LBV가 되었고, 핵의 수소가 고갈된 후에는 수소 껍질 연소가 계속되며 질량 손실이 매우 높아진다. 수소 연소가 끝나고 핵 헬륨 연소가 시작되면 울프-레이에 별 단계로 빠르게 전이될 가능성이 높다.^[120]

현재 용골자리 에타 A의 핵에서 삼중 알파 과정 헬륨 융합이 시작되었는지는 불분명하지만, 호문쿨루스 내 방출물의 성분 분석 결과는 진행 중인 CNO 순환 수소 융합을 시사한다.^[121]

단일 매우 질량이 큰 별의 진화 모델은 헬륨 핵 연소 중 온도 증가와 함께 외층 손실을 예측하며, 울프-레이에 별을 거쳐 철핵이 형성될 때까지 무거운 원소 융합이 계속되다가 핵 붕괴로 이어진다. 그러나 질량 손실률 등의 미묘한 차이로 인해 최종 상태 예측은 달라질 수 있다.^{[122][123][124]}

용골자리 에타는 쌍성계이므로, 두 별의 상호작용이 진화를 더욱 복잡하게 만든다. 밀집한 동반성은 주성에서 질량을 빼앗아 진화를 가속화하고, 주성에 추가적인 불안정성을 유발할 수 있다.^[126]

6. 1. 초신성 폭발 가능성과 지구에 미칠 영향

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