장주기 변광성
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1. 개요
장주기 변광성은 수백 일에서 수천 일에 이르는 주기로 밝기가 변하는 차갑고 붉은 거성 또는 초거성이다. 이들은 분광형 F보다 적색을 띠며, 미라형, 반규칙형, 저속 불규칙형, OGLE 소진폭 적색 거성(OSARG) 등으로 분류된다. 장주기 변광성은 대부분 열적 맥동 점근 거성으로, 태양보다 수백 배 밝다. 일부는 긴 2차 주기를 보이기도 하며, 변광 형태는 다양하다.
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마차부자리 SU는 추가 정보가 필요한 천체로, 구체적인 특성 및 분류가 명확하게 밝혀지지 않아 학계에 의미 있는 기여를 하지 못하고 있다.
| 장주기 변광성 | |
|---|---|
| 특징 | |
| 종류 | 변광성 |
| 광도 변화 | 맥동 또는 폭발적인 표면 활동에 기인함 |
| 질량 | 태양 질량과 유사하거나 약간 더 큼 |
| 진화 단계 | 주계열 단계를 벗어나 거성 또는 초거성으로 진화하는 단계 |
| 주기 | 수십 일에서 수년 |
| 스펙트럼형 | 후기형 (G, K, M, C, S) |
| 세부 유형 | |
| 미라형 변광성 | 긴 주기, 큰 광도 변화, 뚜렷한 적색 거성 특징 |
| 반규칙 변광성 | 주기성이 불분명하거나 불규칙적인 광도 변화 |
| SRa형, SRb형, SRc형, SRd형 | 다양한 주기성과 스펙트럼형을 갖는 반규칙 변광성 |
| 탄소별 | 대기 중 탄소 함량이 높은 별 |
| S형별 | 지르코늄과 같은 S-과정 원소의 함량이 높은 별 |
| 기타 | 특정 유형으로 분류하기 어려운 장주기 변광성 |
2. 분류
변광성 일반 목록에는 장주기 변광성(LPV)이 명확하게 정의되어 있지 않지만, 미라형 변광성을 주기가 긴 변광성의 예시로 설명하고 있다. 이 분류는 처음에는 주기가 수백 일 정도로 매우 긴 변광성을 지칭하기 위해 사용되었다. 20세기 중반, 장주기 변광성의 정체가 차가운 거성으로 밝혀지면서, 미라형 변광성과 반규칙 변광성 등 변광성 전체에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 반규칙 변광성은 장주기 변광성과 세페이드 변광성의 중간 단계로 여겨진다.
학계에서는 장주기 변광성을 다양한 방식으로 정의한다. 넓게는 미라형 변광성, 반규칙 변광성, 저속 불규칙 변광성, OGLE 소진폭 적색거성(OSARG)을 모두 포함하는 범주로 보기도 하지만, OSARG는 일반적으로 장주기 변광성으로 분류되지 않는다. 많은 연구자들은 장주기 변광성을 미라형 변광성과 반규칙 변광성으로 한정하거나, 미라형 변광성만으로 정의하기도 한다. 미국 변광성 관측자 협회(AAVSO)의 장주기 변광성 분과에서는 미라형 변광성, 반규칙 변광성, 황소자리 RV형 변광성 등 모든 적색거성을 다루고 있다.
2. 1. 미라형 변광성
미라형 변광성은 수백 일 정도의 긴 주기를 가지며, 매우 큰 광도 변화를 보이는 변광성이다. 대부분 점근거성가지(AGB)에 속하는 별들로, 열적 맥동을 통해 변광한다. 20세기 중반에 미라형 변광성의 정체가 차가운 거성으로 거의 확정되었다.미국 변광성 관측자 협회(AAVSO)의 장주기 변광성 문단에서는 미라형 변광성을 포함하여 반규칙 변광성, 황소자리 RV형 변광성 등 모든 적색거성들을 다루고 있다.
2. 2. 반규칙 변광성 (SR 변광성)
반규칙 변광성(SR 변광성)은 미라형 변광성보다 불규칙하게 변광하며, 주기가 일정하지 않은 경우가 많다. SRa형 변광성은 미라형 변광성과 유사한 특징을 가지며, 장주기 변광성으로 분류되기도 한다. SRc형 변광성은 차가운 초거성으로, 반규칙적으로 변광한다. 황소자리 RV형 변광성에는 SRc형과 불규칙 변광성인 Lc형 적색 거성이 포함된다.2. 3. 저속 불규칙 변광성 (L 변광성)
Lc형 변광성은 불규칙적인 변광을 보이는 차가운 초거성이다.2. 4. OGLE 소진폭 적색거성 (OSARG)
OSARG는 매우 작은 진폭의 변광을 보이는 적색거성으로, 최근 연구에서 그 수가 매우 많은 것으로 밝혀졌다. OSARG는 일반적으로 장주기 변광성으로 분류되지 않지만, 넓은 의미의 장주기 변광성에 포함되기도 한다.2. 5. 황소자리 RV형 변광성
미국 변광성 관측자 협회(AAVSO)의 장주기 변광성 분류에는 황소자리 RV형 변광성이 포함되지만, 최근 연구에서는 점근거성가지 별 연구에 집중하는 경향이 있다.3. 성질
장주기 변광성은 변광 주기가 길게는 몇백 일에서 몇천 일까지 이르는 차가운 거성이나 초거성 변광성이다. 변광 주기가 너무 길어서 변광 여부를 판단하기 어려운 경우도 있다.
장주기 변광성은 분광형 F 이상이며, 주로 M, S, C형이다. 라 수페르바, V 아킬레, VX Sgr 등 하늘에서 붉은색을 띠는 별들 대부분이 장주기 변광성이다.
대부분의 장주기 변광성은 열적 맥동을 하는 점근거성열 단계의 별로, 광도가 태양의 수백 배에서 수천 배에 달한다. VY CMa와 같이 매우 큰 별들 중 일부도 장주기 변광성에 속한다.
3. 1. 긴 2차 주기 (LSP)
장주기 변광성의 4분의 1에서 2분의 1 사이는 가시광선 대역에서 최대 1등급의 진폭과 기본 맥동 주기의 약 10배에 달하는 주기로 매우 느린 변화를 보인다. 이를 긴 2차 주기(LSP)라고 한다. 긴 2차 주기의 원인은 알려져 있지 않다. 쌍성 상호 작용, 먼지 형성, 자전 또는 비방사형 진동이 원인으로 제안되었지만, 관측 결과를 설명하는 데 모두 문제가 있다.4. 변광 형태
미라형 변광성은 대부분 기본 모드 맥동 변광성이며, 점근 거성 가지에 포함되는 반규칙 변광성과 불규칙 변광성은 1차, 2차, 3차 배진동을 보인다. 반규칙 및 불규칙 장주기 변광성 대부분은 하나 이상의 변광 형태를 가진다.
긴 2차 주기는 기본형에서 생겨나지 못하지만, 특이한 변광 형태가 설명 중 하나로 제안되기도 했다. 장주기 변광성의 4분의 1에서 2분의 1 사이는 시각 파장에서 최대 1등급의 진폭과 기본 맥동 주기의 약 10배에 달하는 주기로 매우 느린 변화를 보이는데, 이를 장주기 2차 주기라고 한다. 장주기 2차 주기의 원인은 알려져 있지 않다. 쌍성 상호 작용, 먼지 형성, 자전 또는 비방사형 진동이 원인으로 제안되었지만, 관측 결과를 설명하는 데 모두 문제가 있다.
덜 규칙적인 LPV(장주기 변광성) 중 많은 수는 두 개 이상의 모드로 맥동한다.
긴 이차 주기는 기본 모드 방사상 맥동 또는 그 고조파에 의해 발생할 수 없지만, 이상 모드 맥동이 가능한 설명 중 하나이다.
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