맨위로가기

항성계

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

항성계는 중력으로 묶여 있는 별들의 집합을 의미하며, 구성 별의 개수에 따라 쌍성계, 다중성계로 분류된다. 쌍성계는 두 개의 별로 이루어진 항성계이며, 다중성계는 세 개 이상의 별로 구성된다. 다중성계는 삼중성계, 사중성계 등으로 세분화되며, 별들의 배열 방식에 따라 계층 구조를 가질 수 있다. 다중성계의 명칭과 명명법은 혼란을 겪어 왔으며, 현재 국제천문연맹에서 WMC 방식을 통일된 명명 체계로 사용하기로 결의했다. 대표적인 다중성계로는 센타우루스자리 알파, 시리우스, 카펠라 등이 있다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 항성계 - 쌍성
    쌍성은 공통 질량중심을 중심으로 공전하는 두 별의 쌍으로, 광학적 쌍성과 중력적으로 묶인 진정한 쌍성으로 나뉘며, 관측 방법과 별 사이 거리에 따라 다양한 형태로 분류되고, 천체물리학 연구에 중요한 역할을 한다.
  • 항성계 - 카멜레온자리 DI
  • 표시 이름과 문서 제목이 같은 위키공용분류 - 라우토카
    라우토카는 피지 비치레부섬 서부에 위치한 피지에서 두 번째로 큰 도시이자 서부 지방의 행정 중심지로, 사탕수수 산업이 발달하여 "설탕 도시"로 알려져 있으며, 인도에서 온 계약 노동자들의 거주와 미 해군 기지 건설의 역사를 가지고 있고, 피지 산업 생산의 상당 부분을 담당하는 주요 기관들이 위치해 있다.
  • 표시 이름과 문서 제목이 같은 위키공용분류 - 코코넛
    코코넛은 코코넛 야자나무의 열매로 식용 및 유지로 사용되며, 조리되지 않은 과육은 100g당 354kcal의 열량을 내는 다양한 영양 성분으로 구성되어 있고, 코코넛 파우더의 식이섬유는 대부분 불용성 식이섬유인 셀룰로오스이며, 태국 일부 지역에서는 코코넛 수확에 훈련된 원숭이를 이용하는 동물 학대 문제가 있다.
  • 한국어 위키백과의 링크가 위키데이터와 같은 위키공용분류 - 라우토카
    라우토카는 피지 비치레부섬 서부에 위치한 피지에서 두 번째로 큰 도시이자 서부 지방의 행정 중심지로, 사탕수수 산업이 발달하여 "설탕 도시"로 알려져 있으며, 인도에서 온 계약 노동자들의 거주와 미 해군 기지 건설의 역사를 가지고 있고, 피지 산업 생산의 상당 부분을 담당하는 주요 기관들이 위치해 있다.
  • 한국어 위키백과의 링크가 위키데이터와 같은 위키공용분류 - 코코넛
    코코넛은 코코넛 야자나무의 열매로 식용 및 유지로 사용되며, 조리되지 않은 과육은 100g당 354kcal의 열량을 내는 다양한 영양 성분으로 구성되어 있고, 코코넛 파우더의 식이섬유는 대부분 불용성 식이섬유인 셀룰로오스이며, 태국 일부 지역에서는 코코넛 수확에 훈련된 원숭이를 이용하는 동물 학대 문제가 있다.
항성계
개요
Algol 삼중성 시스템
Algol 세 개의 별 시스템은 2009년 CHARA 간섭계로 근적외선에서 0.5 밀리초 각도 해상도로 촬영되었습니다. Algol C의 모양은 인공물입니다.
Algol AB 영화
Algol A는 2.87일마다 희미한 Algol B에 의해 정기적으로 가려지고 있습니다. (CHARA 간섭계로 H-밴드에서 촬영되었습니다. 애니메이션의 갑작스러운 점프는 인공물입니다.)
HD 188753 궤도
삼중성 시스템인 HD 188753의 궤도에 대한 예술가의 인상.
정의
항성계서로 공전하는 소수의 별들

2. 분류

항성계는 구성하는 별의 개수와 이들이 서로 배치되는 방식에 따라 다양하게 분류될 수 있다.

셋 이상의 별이 중력으로 묶여 있는 항성계를 '''다중성계'''(multiple star system)라고 한다.[63][69] 이는 단순히 지구에서 볼 때 가까이 있는 것처럼 보이는 '안시다중성'(optical multiple)과는 구분되는 개념으로, 실제로 중력적으로 상호작용하는 '물리적 다중성계'(physical multiple star system)를 의미한다.[2][7][3][4]

다중성계는 주로 다음 두 가지 기준으로 분류된다.

# '''구성 별의 개수''': 별이 3개면 삼중성계, 4개면 사중성계 등으로 부른다. 일반적으로 별의 개수가 많아질수록 발견 빈도는 줄어들며, 삼중성계가 가장 흔하게 발견된다.[6][68] (자세한 내용은 #구성 별의 개수에 따른 분류 참조)

# '''배치 방식 (동역학적 특성)''': 별들이 안정적인 궤도를 유지하며 계층 구조를 이루는 '''계층적 시스템'''(hierarchical system)과, 별들의 궤도가 불안정하고 강하게 상호작용하는 '''트라페지아'''(trapezia)로 나눌 수 있다.[9] 계층적 시스템은 각 단계를 이체 문제로 근사할 수 있는 반면, 트라페지아는 n체 문제와 카오스적 행동으로 설명된다. (자세한 내용은 #배치 방식에 따른 분류 참조)

2. 1. 구성 별의 개수에 따른 분류

시리우스는 쌍성으로 주계열성 A와 백색왜성 B로 이루어져 있다.


항성계는 구성하는 별의 개수에 따라 분류할 수 있다.

=== 쌍성계 ===

2개의 항성으로 구성된 가장 단순한 형태의 항성계를 '''쌍성계'''(binary star system)라고 한다.[2][7][3][4] 기조력이나 다른 천체로부터의 중력 간섭, 항성 간 질량 교환이 없다면 쌍성계는 안정적으로 유지되며, 두 별은 공통 질량 중심을 기준으로 타원 궤도를 그리며 공전한다. 이는 이체 문제로 설명될 수 있다.

대표적인 쌍성계로는 시리우스, 프로키온 등이 있다. 백조자리 X-1처럼 구성원 중 하나가 블랙홀로 추정되는 경우도 있다.

=== 다중성계 ===

삼중성계 HD 188753의 상상도.


3개 이상의 항성이 중력으로 묶여 있는 항성계를 '''다중성계'''(multiple star system)라고 부른다.[63][69] 넓은 의미의 '''다중성'''(multiple star)은 지구에서 보았을 때 가까이 있는 것처럼 보이는 셋 이상의 별들을 의미하는데, 실제로 중력으로 묶인 '물리적 다중성계'일 수도 있고, 단순히 같은 방향에 있어 가까워 보이는 '안시다중성'(optical multiple)일 수도 있다.[2][7][3][4]

다중성계는 구성하는 별의 수에 따라 다음과 같이 불린다.

  • '''삼중성계''' (Triple/Trinary): 3개의 별
  • '''사중성계''' (Quadruple/Quaternary): 4개의 별
  • '''오중성계''' (Quintuple/Quinternary): 5개의 별
  • '''육중성계''' (Sextuple/Sextenary): 6개의 별
  • '''칠중성계''' (Septuple/Septenary): 7개의 별
  • '''팔중성계''' (Octuple/Octenary): 8개의 별


일반적으로 별의 개수가 많아질수록 발견 빈도는 지수 함수적으로 감소하며, 알려진 다중성계의 대부분은 삼중성계이다.[6][68] 예를 들어, 1999년 토코비닌(Tokovinin)의 물리적 다중성 목록에 포함된 728개 시스템 중 551개가 삼중성계였다.[7][69] 그러나 관측 선택 효과 때문에 이러한 통계는 실제 분포를 완벽하게 반영하지 못할 수 있다.[8][70], §2.

다중성계는 대부분 안정적인 '''계층적 구조'''(hierarchical system)를 가진다. 이는 가까이 붙어 도는 쌍성계와 이 쌍성계 전체를 멀리서 공전하는 동반성으로 구성되는 방식으로, 각 단계를 이체 문제로 근사하여 분석할 수 있다.[14] 반면, 구성원 간의 거리가 비슷하여 강하게 상호작용하는 불안정한 시스템은 '''사다리꼴'''(trapezium) 구조라고 하며, n체 문제와 카오스적 행동으로 설명된다.[9] 복잡한 다중성계는 시간이 지나면서 내부 섭동으로 인해 더 단순한 삼중성계나 사중성계 등으로 분해될 수 있다는 이론도 있다.[22][23][92][93]

==== 삼중성계 ====

HD 98800은 바다뱀자리 TW 성협에 속한 사중성계이다.


3개의 별로 이루어진 다중성계이다. 일반적으로 두 별이 가까이서 쌍성을 이루고, 세 번째 별이 이 쌍성계를 멀리서 공전하는 계층 구조를 형성한다. 만약 세 별의 궤도 크기가 비슷하면 시스템은 불안정해져 별 하나가 튕겨 나갈 수 있다.[83]

대표적인 삼중성계로는 알파 센타우리, 폴라리스(북극성), HD 188753 등이 있다.

==== 사중성계 ====

4개의 별로 이루어진 다중성계이다. 두 개의 쌍성계가 서로 공전하거나(예: 카펠라), 삼중성계 주위를 네 번째 별이 도는 등 다양한 계층 구조를 가질 수 있다.

대표적인 사중성계로는 카펠라, 미자르, HD 98800 등이 있다.

==== 오중성계 이상 ====

5개 이상의 별로 이루어진 다중성계도 존재한다.

이처럼 매우 복잡한 계층 구조를 가진 항성계도 발견되지만, 그 수는 매우 적다.[82][88]

2. 2. 배치 방식에 따른 분류

다중성계는 두 가지 주요 역학적 분류로 나눌 수 있다: 안정적인 계층 구조를 이루는 계와 불안정한 트라페지아형 구조를 이루는 계이다.[9]

=== 계층적 시스템 (Hierarchical systems) ===

198x198픽셀


다중성계 대부분은 이른바 계층적 시스템(hierarchical system)을 이룬다. 이는 계(系)에 속한 구성원들이 더 작은 하위 그룹(하위 계)으로 나뉘고, 각 그룹은 전체 시스템의 질량 중심을 중심으로 더 큰 궤도를 도는 구조를 의미한다. 이 작은 그룹들 또한 계층적 구조를 가질 수 있으며, 더 작은 하위 그룹으로 나뉠 수 있다.[14][77]

계층의 각 단계에서는 가까이 붙어 있는 쌍성들을 마치 하나의 별처럼 취급하여 이체 문제로 설명할 수 있다. 이러한 시스템에서는 각 궤도 사이의 상호작용이 거의 일어나지 않으며, 별들의 움직임은 계의 질량 중심을 기준으로 대체로 안정적인[7][11][78][79] 케플러 궤도를 따른다.[12][80] 이는 불안정한 트라페지아형 시스템이나 성단, 은하 내 다수 항성들의 복잡한 동역학과는 대조적이다.

예를 들어, '물리적' 삼중성계에서는 보통 두 별이 가까이에서 쌍성을 이루고, 세 번째 별이 이 쌍성계의 궤도보다 훨씬 큰 궤도를 돌며 쌍성계를 공전한다. 이러한 배열을 '계층적'이라고 부른다.[81][82] 만약 쌍성계의 궤도와 세 번째 별의 궤도 크기 차이가 크지 않다면, 계는 동역학적으로 불안정해져 별 하나가 계에서 이탈할 수 있다.[83]

모빌 도표(Mobile diagrams):
(a) 다중(multiplex)
(b) 단순(simplex), 쌍성계, 1계층
(c) 단순, 삼중성계, 2계층
(d) 단순, 사중성계, 2계층
(e) 단순, 사중성계, 3계층
(f) 단순, 오중성계, 4계층


별 세 개 이상으로 구성된 계층적 다중성계는 다양한 복잡한 배열을 가질 수 있는데, 이를 설명하기 위해 에반스(Evans)는 1968년 모빌 도표(mobile diagram)를 고안했다.[14][84] 이 도표는 마치 천장에 매달린 모빌처럼 생겼으며, 각 단계(node)는 시스템이 더 작은 하위 시스템으로 어떻게 분해되는지를 보여준다.

  • 다중(multiplex) 구조: 한 단계에서 하위 시스템(자식 노드)이 셋 이상으로 나뉘는 경우를 말한다. 이는 크기가 비슷한 여러 궤도가 존재함을 의미하며, 일반적으로 불안정하다. (그림 a)
  • 단순(simplex) 구조: 각 단계에서 하위 시스템이 정확히 둘로만 나뉘는 경우를 말한다. 대부분의 다중성계는 안정성을 위해 단순 구조를 가질 것으로 예상된다.
  • 계층(hierarchy): 도표의 단계 수를 의미한다.


모빌 도표의 예시는 다음과 같다.

  • (b)는 가장 단순한 형태로, 1계층의 쌍성계이다.
  • (c)는 2계층의 삼중성계, (d)는 2계층의 사중성계를 나타낸다.
  • (e)는 3계층의 사중성계로, 가까운 쌍성계를 도는 먼 동반성이 있고, 그 쌍성계의 구성원 중 하나가 다시 더 가까운 쌍성을 이루는 구조이다.
  • (f)는 4계층의 오중성계를 나타낸다.


실제 항성계의 예시는 다음과 같다.

  • 카스토르(α Gem): 겉보기에는 안시쌍성이지만, 각 구성원은 분광쌍성이다. 이는 (d)와 같은 2계층 사중성계처럼 보이지만, 이 사중성계 주위를 멀리서 도는 또 다른 동반성이 있으며, 이 동반성 역시 적색왜성 두 개로 이루어진 쌍성이다. 따라서 카스토르는 총 6개의 별로 이루어진 3계층 육중성계이다.[16][85]
  • 글리제 644: 글리제 644A와 644B는 가까운 안시쌍성처럼 보이지만, B가 분광쌍성이므로 실제로는 삼중성계이다. 이 삼중성계 주위를 멀리 떨어진 글리제 643과 더 멀리 떨어진 글리제 644C가 돌고 있는데, 이들은 글리제 644AB와 고유운동을 함께 하므로 중력적으로 묶여 있는 것으로 보인다. 만약 이 가정이 맞다면, 글리제 644는 (f)와 같은 4계층의 오중성계가 된다.[17][87] 1999년 기준 A. A. 토코비닌의 다중성 성표에 기록된 최대 계층 수는 4이다.[7][86]


이론적으로는 더 높은 계층 구조도 존재할 수 있다.[14][18][82][88] 이러한 복잡한 계층 구조는 안정적일 수도 있지만, 내부 섭동으로 인해 불안정해질 수도 있다.[19][20][21][89][90][91] 시간이 지나면서 복잡한 다중성계가 삼중성계나 사중성계처럼 덜 복잡한 형태로 분해될 것이라는 주장도 있다.[22][23][92][93]

=== 트라페지아형 시스템 (Trapezia) ===
트라페지아(Trapezia)는 일반적으로 매우 젊고 불안정한 다중성계를 말한다. 이들은 별이 탄생하는 영역(stellar nurseries)에서 형성되는 것으로 보이며, 빠르게 안정적인 계층적 다중성계로 분해되는 과정에 있다. 이 과정에서 일부 구성원이 높은 속도로 계 밖으로 튕겨져 나가 폭주성(runaway star)이 되기도 한다.[24][25][94][95]

트라페지아라는 이름은 오리온 성운 중심부에 있는 대표적인 다중성계인 사다리꼴성단(Trapezium Cluster)에서 유래했다.[24][94] 이러한 시스템은 드물지 않으며, 보통 밝은 성운 근처나 내부에 존재한다.

트라페지아 시스템의 별들은 정해진 계층 구조를 가지지 않으며, 질량 중심 또한 특정 지점에 고정되어 있지 않다. 대신, 구성원들은 안정된 궤도를 찾기 위해 서로의 위치를 끊임없이 바꾸며 경쟁하는데, 이러한 관계를 상호작용(interplay)이라고 한다.[26][96] 결국, 이러한 별들은 가까이 붙어 있는 쌍성계와 이들을 멀리서 도는 동반성 형태로 안정화되며, 일부 구성원은 빠른 속도로 우주 공간으로 방출된다.[26][96]

이러한 과정은 일부 폭주성의 기원을 설명해 줄 수 있다. 예를 들어, 마차부자리 AE, 비둘기자리 뮤, 양자리 53은 초당 200km 이상의 속도로 움직이는데, 이들은 약 2백만 년 전 오리온 성운의 사다리꼴성단에서 두 개의 쌍성계 또는 다중성계가 충돌하는 과정에서 방출된 것으로 추정된다.[27][28][97]

3. 역학



다중성계는 구성 별들의 중력 상호작용 방식에 따라 역학적으로 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있다.[9]


  • 계층적 시스템 (Hierarchical systems): 별들이 중첩된 궤도를 이루며 비교적 안정적인 상태를 유지한다. 시스템 내에서 가까운 별들끼리 짝을 이루고, 이 짝들이 다시 더 큰 궤도를 도는 방식으로 구성된다.[14] 각 계층에서의 상호작용은 약한 편이어서, 운동을 이체 문제로 근사하여 분석할 수 있다.[7][11] 알려진 대부분의 다중성계가 이 유형에 속한다.[6][7]
  • 사다리꼴 시스템 (Trapezia): 별들이 서로 강하게 상호작용하며 불안정한 궤도를 가진다. 계층 구조가 명확하지 않아 별들의 운동이 복잡하고 예측하기 어려우며, n체 문제로 모델링된다.[9] 이러한 시스템은 종종 카오스적 행동을 보이며, 시간이 지남에 따라 구성원이 시스템 밖으로 튕겨 나가는 등 불안정한 모습을 보인다.[65]


이러한 역학적 특성은 다중성계의 안정성과 진화에 중요한 영향을 미친다.

3. 1. 이체 문제



두 개의 항성으로 구성된 항성계를 '''쌍성계'''라고 한다. 외부의 기조력이나 다른 천체로부터의 중력 간섭, 항성 간 질량 이동과 같은 섭동이 없을 경우, 쌍성계는 안정적으로 유지된다. 이 경우 두 별은 서로의 중력에 의해 공통 질량 중심을 기준으로 타원 궤도를 그리며 영원히 공전하는데, 이러한 두 천체의 상호작용과 운동은 이체 문제를 통해 비교적 간단하게 설명하고 예측할 수 있다. 대표적인 쌍성계로는 시리우스, 프로키온 등이 있다.

셋 이상의 별로 이루어진 다중성계 중 대부분은 "계층적 시스템"으로 구성되어 있다. 즉, 시스템 내의 별들은 두 개 이상의 작은 그룹으로 나눌 수 있으며, 각 그룹은 전체 시스템의 질량 중심을 중심으로 더 큰 궤도를 돈다. 이 작은 그룹들 각각도 다시 계층적인 하위 그룹으로 나뉠 수 있다.[14] 이러한 계층적 구조에서는 각 단계의 가까운 쌍(또는 그룹)을 마치 하나의 단일 별처럼 취급하여 운동을 분석할 수 있는데, 이는 각 계층 수준에서 이체 문제를 적용하여 근사적으로 설명할 수 있음을 의미한다. 이러한 시스템에서는 각 그룹(또는 쌍) 사이의 궤도 상호작용이 상대적으로 적기 때문에, 별들의 운동은 불안정한 사다리꼴 성단이나 성단, 은하 내 수많은 별들의 복잡한 동역학과 달리, 시스템의 질량 중심을 기준으로 안정적인 케플러 궤도에 가깝게 유지된다.[7][11][12]

3. 2. 다체 문제

세 개 이상의 별로 이루어진 다중성계는 다체 문제에 해당하여 쌍성계보다 모델링하기 어렵다. 이론적으로 다체 문제는 카오스적 특성을 보일 수 있으며[65], 여러 별의 중력 상호작용으로 인해 불안정한 경우가 많다.

특히 별들의 궤도 크기가 비슷하거나 표준적인 계층 구조가 없는 경우, 계는 동역학적으로 불안정해져 별 하나가 계에서 튕겨 나갈 수도 있다.[83][65] 오리온 성운의 트라페지움 성단 이름을 딴 트라페지아(trapezia) 같은 시스템이 대표적인 예로, 이들은 보통 젊고 불안정하며 안정적인 궤도를 두고 경쟁한다.[9][24][25][26] 이러한 시스템은 강한 상호작용과 카오스적 행동을 보이며 n체 문제로 모델링된다.[9]

그러나 대부분의 다중성계는 '계층 체계'(hierarchical system)를 이루고 있어 이러한 불안정성을 피할 수 있다.[77][66] 계층 체계에서는 다중성계의 구성원들이 더 작은 하위 그룹(예: 쌍성)으로 나뉘며, 각 그룹은 전체 시스템의 질량 중심을 중심으로 더 큰 궤도를 돈다. 이 하위 그룹 자체도 다시 계층 구조를 가질 수 있다.[14][77] 이러한 구조에서는 각 하위 그룹을 하나의 천체처럼 취급하여 이체 문제로 근사할 수 있다. 상위 궤도와 하위 궤도 간의 상호작용이 거의 없기 때문에, 별들의 움직임은 계의 질량 중심을 기준으로 비교적 안정적인 케플러 궤도를 따른다.[7][11][12][67][78][79][80]

3. 3. 섭동

다중성계 내 별들은 서로의 중력에 의해 영향을 받으며, 이로 인해 각 별의 궤도는 완벽한 케플러 궤도에서 벗어나게 된다. 이러한 현상을 섭동이라고 한다. 섭동의 크기와 양상은 다중성계의 구조에 따라 달라진다.

대부분의 다중성계는 계층 체계(hierarchical system)를 이루는데,[77][14] 이는 시스템 내 별들이 작은 그룹들로 나뉘고, 각 그룹이 전체 시스템의 질량 중심 주위를 공전하는 구조이다.[77][14] 각 하위 그룹 역시 계층적 구조를 가질 수 있다.[77][14] 이 구조에서는 각 계층의 가까운 쌍을 단일 천체처럼 근사하는 이체 문제로 다룰 수 있어,[77][14] 궤도 간 상호작용, 즉 섭동이 상대적으로 약하다.[77] 따라서 별들의 운동은 비교적 안정적인[78][79][7][11] 케플러 궤도에 가깝게 유지된다.[80][12][67] 그럼에도 불구하고, 작은 섭동들은 오랜 시간에 걸쳐 누적되어 궤도에 변화를 일으킬 수 있다.

반면, '사다리꼴'(Trapezia)처럼 계층 구조가 없는 비계층적 시스템에서는[9] 별들 간의 중력 상호작용이 강하고 복잡하다.[9] 이 경우, 시스템의 운동은 n체 문제로 기술되며 카오스적 행동을 보이기 쉽다.[9][65] 강한 섭동은 시스템을 불안정하게 만들어, 때로는 별이 시스템 밖으로 튕겨져 나가기도 한다.[65]

결론적으로, 다중성계 내 별들 사이의 섭동은 각 별의 궤도뿐만 아니라 시스템 전체의 안정성과 장기적인 진화에 중요한 영향을 미친다.

4. 명칭 및 명명법

다중성계의 구성원들은 계의 명칭 뒤에 A, B, C...처럼 로마자 대문자를 붙여 구별한다. A와 B 두 구성원으로 이루어진 항성계는 AB로 표기하기도 한다. 대문자의 순서는 주성 A로부터 떨어져 있는 순서대로 B, C...를 붙인다.[98][99] 기존의 별 근처에서 새로운 구성원이 발견될 경우 Aa, Ba처럼 로마자 소문자를 대문자 뒤에 붙여 구별한다.[99]

다중성계는 구성하는 별의 수에 따라 다르게 불린다. 별이 3개인 경우 '''삼중성'''(triple영어), 4개인 경우 '''사중성'''(quadruple영어), 5개인 경우 '''오중성'''(quintuple영어), 6개인 경우 '''육중성'''(sextuple영어), 7개인 경우 '''칠중성'''(septuple영어), 8개인 경우 '''팔중성'''(octuple영어) 등으로 부른다.[7] 알려진 대부분의 다중성계는 삼중성이다.[6][7]

4. 1. 다중성성표에서의 명명법

토코비닌의 다중성성표는 계(系)를 아라비아 숫자로 표기하고 있다.


A. A. 토코비닌의 다중성성표에서는 모빌도표상 구성원을 표기하는 기호로 로마자가 아닌 아라비아 숫자를 사용한다. 예를 들어, 모빌도표의 특정 예시에서 항성계 전체에는 숫자 1이 부여되며, 주인별이 속한 하위 계에는 11, 짝별이 속한 하위 계에는 12가 부여될 수 있다. 이보다 더 아래의 차하위 계로 갈수록 부여되는 숫자의 수는 세 개, 네 개, 다섯 개 등으로 늘어난다. 반면 중력으로 연결되지 않은 안시다중성의 경우, 같은 숫자가 두 번 이상 사용될 수 있다. 예를 들어 서로 중력으로 묶이지 않은 A, B, C 세 구성원이 있을 때, AB와 AC에는 둘 다 같은 숫자 1이 부여될 수 있다. 만약 여기서 B와 C가 각각 쌍성이라면, 이들은 각각 숫자 12와 13으로 표기될 것이다.[100]

5. 대표적인 다중성계



'''다중성계'''(multiple star system, 多重星系)는 셋 이상의 항성이 중력으로 서로 묶여 있는 항성계를 말한다. 이는 단순히 지구에서 보았을 때 같은 방향에 있어 가까이 있는 것처럼 보이는 '''안시다중성''' 또는 '''광학적 다중성'''과는 구별되는 개념이다. 광학적 다중성은 실제로는 별들이 서로 멀리 떨어져 있지만, 지구에서 볼 때 우연히 하늘의 같은 지점 근처에 위치하여 가까워 보이는 경우를 뜻한다. 실제 중력으로 묶인 다중성계는 '''물리적 다중성계'''라고 부른다.[2][7][3][4]

다중성계 중 가장 흔한 것은 세 개의 별로 이루어진 '''삼중성계'''이다. 별이 네 개면 '''사중성계''', 다섯 개면 '''오중성계''', 여섯 개면 '''육중성계''' 등으로 부른다. 알려진 다중성계의 수는 별의 개수가 늘어날수록 급격히 감소하는 경향을 보인다.[7][6] 예를 들어, 1999년 개정된 토코비닌(Tokovinin)의 물리적 다중성 목록에 포함된 728개의 항성계 중 551개가 삼중성계였다. 다만, 이러한 통계는 관측 기술의 한계 등으로 인한 선택 편향의 영향을 받을 수 있다.[8]

다중성계는 역학적 특성에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다.[9]


  • '''계층적 시스템''': 별들이 안정적인 궤도를 그리며 서로에게 미치는 영향이 비교적 적은 시스템이다. 보통 가까운 거리에서 서로를 도는 쌍성계를 더 멀리 떨어진 별이 공전하는 형태로, 각 단계를 이체 문제로 근사하여 분석할 수 있다. 대부분의 다중성계가 이러한 계층 구조를 가진다.[81][82] 만약 각 계층의 궤도 크기 차이가 크지 않으면 시스템은 불안정해져 별 중 하나가 튕겨 나갈 수 있다.[83]
  • '''사다리꼴 시스템''': 별들이 서로 강하게 상호작용하며 불안정한 궤도를 도는 시스템이다. n체 문제로 모델링되며 혼돈적인 움직임을 보인다. 보통 2개, 3개 또는 4개의 별로 구성된다.


물리적인 삼중성계에서 각 별은 시스템 전체의 질량 중심을 기준으로 공전한다. 일반적으로 두 별이 가까이에서 쌍성을 이루고, 세 번째 별이 이 쌍성계로부터 훨씬 먼 거리에서 쌍성계 전체를 공전하는 계층적 구조를 형성하는 경우가 많다.

구체적인 다중성계의 예시는 하위 문단에서 자세히 다룬다.

5. 1. 기타 대표적인 다중성계



=== 쌍성계 ===

두 개의 항성으로 구성된 항성계를 '''쌍성계'''(binary star system, 雙星系)라고 한다.

=== 삼중성계 ===

세 개의 항성이 중력으로 묶여 있는 항성계를 '''삼중성계'''라고 한다.

  • 알파 센타우리: 주성인 황색 왜성(리겔 켄타우루스)과 오렌지색 왜성(톨리만) 쌍성계(알파 센타우리 AB) 주위를 외곽의 적색왜성 프록시마 센타우리(알파 센타우리 C)가 도는 삼중성계이다. A와 B는 서로 11 AU에서 36 AU 사이의 거리를 오가며 공전한다. 프록시마 센타우리는 AB로부터 4,300 AU에서 13,000 AU 사이의 매우 먼 거리를 두고 약 54만 7천 년의 주기로 공전하며[39], 중력적으로 묶여 있는지에 대해서는 논란이 있다.
  • 폴라리스 (북극성, α UMi): 주성 폴라리스 A(α UMi A)에 매우 가까이 붙어 도는 동반성과 멀리 떨어진 동반성으로 이루어진 삼중성계이다. 가까운 동반성은 2006년 허블 우주 망원경 관측을 통해 그 존재가 확인되었다.
  • 글리제 667: 두 개의 K형 주계열성과 적색왜성 C로 이루어진 삼중성계이다. 적색왜성 C는 2개에서 7개 사이의 행성을 보유하고 있으며, 그중 Cc 등 일부는 잠재적으로 거주 가능 영역에 있는 것으로 추정된다.
  • HD 188753: 백조자리 방향으로 지구에서 약 149 광년 떨어진 삼중성계이다. 황색 왜성(A), 오렌지색 왜성(B), 적색왜성(C) 세 별로 구성되어 있다. B와 C는 서로를 156일 주기로 공전하며, 이 둘은 함께 주성 A 주위를 25.7년 주기로 공전한다.[40]
  • 포말하우트 (α PsA): 남쪽물고기자리에 있는 삼중성계이다. 2013년, K형 섬광성 남쪽물고기자리 TW와 적색왜성 LP 876-10이 주성 포말하우트와 고유운동을 공유하는 것이 확인되어 삼중성계임이 밝혀졌다. 주성은 거대한 먼지 원반과 외계 행성 포말하우트 b를 가지고 있으며, 세 번째 별 LP 876-10 역시 먼지 원반을 가지고 있다.
  • HD 181068: 적색거성과 두 개의 주계열성으로 구성된 독특한 삼중성계로, 세 별이 서로를 가리는 삼중 식쌍성계이다.


=== 사중성계 ===

네 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''사중성계'''라고 한다.

  • 카펠라: 한 쌍의 거성 주위를 한 쌍의 적색왜성이 돌고 있는 구조이다.
  • 미자르: 원래 안시쌍성으로 알려졌으나, 구성원인 미자르 A와 B가 각각 분광쌍성임이 밝혀져 총 4개의 별로 이루어진 사중성계이다. (자세한 내용은 아래 육중성계 참조)
  • HD 98800: 바다뱀자리 TW 성협에 속한 젊은 사중성계이다. 두 쌍의 쌍성으로 구성되어 있으며, 그중 한 쌍은 먼지 원반을 가지고 있다.
  • 센타우루스자리 4[101][73]
  • 카멜레온자리 DI: 겉보기에는 두 개의 별로 보이지만, 각 별이 실제로는 가까이 붙은 쌍성이어서 총 4개의 별로 이루어진 사중성계이다.[76]
  • 황소자리 크시: 3개의 청백색 B형 주계열성과 1개의 F형 항성으로 이뤄진 사중성계이다. 가까운 두 별은 7.15일, 세 번째 별은 145일, 네 번째 별은 약 50년 주기로 복잡한 궤도를 돈다.[102]


=== 오중성계 ===

다섯 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''오중성계'''라고 한다.

  • 다비흐 (염소자리 베타): 최소 다섯 개의 별로 이루어진 복잡한 다중성계이다.
  • 민타카 (오리온자리 델타): 여러 별로 구성된 다중성계이다.
  • HD 155448[103][48]
  • KIC 4150611[104][49]
  • 1SWASP J093010.78+533859.5[105][50]
  • 글리제 644: 겉보기에는 안시 이중성(글리제 644A, 644B)이지만, B가 분광쌍성이며 이 삼중성계를 멀리 떨어진 글리제 643과 더 멀리 떨어진 글리제 644C가 돌고 있는 구조이다. 이들은 고유운동을 공유하므로, 4계층의 오중성계일 가능성이 있다.[87]
  • 오리온자리 시그마


=== 육중성계 ===

여섯 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''육중성계'''라고 한다.

  • 카스토르: 겉보기에는 안시쌍성이지만, 각 구성원이 분광쌍성인 사중성계 주위를 어두운 적색왜성 쌍성이 멀리 떨어져 돌고 있는 3계층의 육중성계이다.[85][71]
  • 큰부리새자리 베타[106]
  • HD 139691[107]
  • TYC 7037-89-1: 모든 구성원이 서로를 가리는 식쌍성으로 이루어진, 최초로 발견된 육중성계이다.[108]
  • 미자르와 알코르: 미자르는 원래 안시쌍성으로 알려졌으나(1650년 지오반니 바티스타 리치올리가 발견, 그 이전에 베네테토 카스텔리와 갈릴레오 갈릴레이가 발견했을 가능성도 있음), 이후 분광학 관측 결과 미자르 A와 B 각각이 또 다른 동반성을 가진 분광쌍성임이 밝혀져(미자르 Aa, Ab, Ba, Bb) 사중성계임이 확인되었다. 여기에 2009년 연구 결과, 겉보기 동반성으로 여겨졌던 알코르 역시 쌍성(알코르 A, B)이며 미자르의 중력에 묶여 있다는 사실이 밝혀져, 전체는 총 6개의 별로 이루어진 육중성계이다.
  • ADS 9731: 삼중성계 두 개가 서로 중력으로 묶여 있는 육중성계이다.[72]


=== 칠중성계 ===

일곱 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''칠중성계'''라고 한다.

=== 팔중성계 ===

여덟 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''팔중성계'''라고 한다.

=== 구중성계 ===

아홉 개의 항성으로 이루어진 항성계를 '''구중성계'''라고 한다.

6. 추가 정보

'''다중성계'''는 지구에서 볼 때 하늘에서 서로 가까이 있는 것처럼 보이는 둘 이상의 별로 구성된다. 이 별들이 실제로 물리적으로 가깝고 서로 중력에 의해 묶여 있다면 ''물리적'' 다중성계이며, 단순히 겉보기상 가까워 보일 뿐이라면 ''광학적'' 다중성계이다. 일반적으로 ''다중성'' 또는 ''다중성계''는 물리적 다중성계를 의미한다.[2][7][3][4]

대부분의 다중성계는 별 셋으로 이루어진 ''삼중성계''이다. 구성원의 수에 따라 다음과 같이 부른다.


  • 3개: 삼중성(三重星), 삼원(三元), 트리너리(trinary)
  • 4개: 사중성(四重星), 사원(四元), 쿼터너리(quaternary)
  • 5개: 오중성(五重星), 오원(五元), 퀸터너리(quintenary)
  • 6개: 육중성(六重星), 육원(六元), 섹스테너리(sextenary)
  • 7개: 칠중성(七重星), 칠원(七元), 셉테너리(septenary)
  • 8개: 팔중성(八重星), 팔원(八元), 옥터너리(octonary)


이러한 다중성계는 보통 100개에서 1,000개의 별을 가진 산개성단보다는 규모가 작다.[5] 알려진 다중성계 중 삼중성계가 가장 흔하며, 구성하는 별의 수가 많아질수록 그 수는 기하급수적으로 감소한다.[6][68] 예를 들어, 1999년 개정된 Tokovinin의 물리적 다중성 카탈로그[7][69]에 수록된 728개의 다중성계 중 551개가 삼중성계였다. 그러나 이러한 통계는 관측 선택 효과로 인해 실제 분포를 완벽하게 반영한다고 보기는 어렵다.[8][70], §2.

다중성계는 역학적 특성에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다.[9]

  • '''계층적 시스템''': 안정적인 중첩된 궤도로 구성되어 각 계층 수준을 이체 문제로 근사하여 다룰 수 있다. 별들 간의 상호작용이 약하다.
  • '''사다리꼴 시스템''': 불안정하고 강하게 상호작용하는 궤도를 가지며, n체 문제로 모델링되고 카오스적 행동을 보인다.


역학적 불안정성 때문에 삼중성계 이상은 대부분 계층적 구조를 가진다. 즉, 가까이 붙어 도는 쌍성과 그 쌍성계를 멀리서 도는 동반성으로 구성되는 식이다. 별의 수가 더 많은 다중성계도 마찬가지로 계층적 구조를 보인다.[68] 육중성계의 예로는 카스토르가 있는데, 이는 가까운 쌍성계 하나와 멀리 떨어진 두 개의 쌍성계가 함께 묶여 있는 구조이다.[71] 또 다른 육중성계인 ADS 9731은 하나의 단독성과 분광 쌍성으로 이루어진 삼중성계 두 개가 서로 묶여 있는 형태이다.[72] 알려진 사중성계의 예로는 베타 투카나에[51], HD 139691[53], TYC 7037-89-1[54] 등이 있다. 만약 알코르를 미자르 시스템의 일부로 간주한다면, 미자르 역시 육중성계로 볼 수 있다.

참조

[1] 서적 Modern Dictionary of Astronomy and Space Technology New Delhi: Deep & Deep Publications
[2] 서적 Understanding Variable Stars https://books.google[...] Cambridge University Press
[3] 웹사이트 Double and multiple stars http://www.rssd.esa.[...] European Space Agency 2007-10-31
[4] 웹사이트 Binary and multiple stars http://messier.seds.[...] 2007-05-26
[5] 서적 Galactic Dynamics https://books.google[...] Princeton University Press
[6] 간행물 Statistics of multiple stars: Some clues to formation mechanisms
[7] 간행물 MSC - a catalogue of physical multiple stars
[8] 간행물 Statistics of multiple stars
[9] 서적 Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics http://eaa.iop.org/ Institute of Physics 2012-07-09
[10] 웹사이트 Smoke ring for a halo http://www.spacetele[...] 2015-10-26
[11] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[12] 문서 Dynamics of multiple stars: observations http://www.ctio.noao[...]
[13] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[14] 간행물 Stars of Higher Multiplicity 1968
[15] 간행물 A note on the stability of hierarchical triple stars with initially circular orbits
[16] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[17] 간행물 Studies of multiple stellar systems – IV. The triple-lined spectroscopic system Gliese 644 2001
[18] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[19] 간행물 Encounter Phenomena in Triple Stars 1970
[20] 간행물 Multiple stars: Anathemas or friends? 1987
[21] 간행물 Multiple stars with low hierarchy: stable or unstable? 2006
[22] 간행물 Dynamical Evolution of Multiple Stars: Influence of the Initial Parameters of the System 2004
[23] 간행물 Multiple Star Formation from N-Body System Decay 1977
[24] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[25] 간행물 Runaway Stars, Trapezia, and Subtrapezia
[26] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[27] 간행물 The Space Motions of AE Aurigae and mu Columbae with Respect to the Orion Nebula 1954
[28] 간행물 The origin of runaway stars 2000
[29] 서적 Double Stars https://archive.org/[...] D. Reidel Publishing Company 1978
[30] 문서 Format, The Washington Double Star Catalog http://ad.usno.navy.[...]
[31] 웹사이트 Addressing confusion in double star nomenclature: The Washington Multiplicity Catalog http://ad.usno.navy.[...] United States Naval Observatory 2008-09-12
[32] 웹사이트 Urban/Corbin Designation Method http://ad.usno.navy.[...] United States Naval Observatory 2008-09-12
[33] 웹사이트 Sequential Designation Method http://ad.usno.navy.[...] United States Naval Observatory 2008-09-12
[34] 웹사이트 On the designation of multiple stars http://ad.usno.navy.[...] 2008-09-12
[35] 웹사이트 Examples of multiple stellar systems discovery history to test new designation schemes http://ad.usno.navy.[...] 2008-09-12
[36] 웹사이트 Sample Washington Multiplicity Catalog http://ad.usno.navy.[...] United States Naval Observatory 2008-09-12
[37] 간행물 A new classification scheme for double and multiple stars
[38] 간행물 The 2001 US Naval Observatory Double Star CD-ROM. I. The Washington Double Star Catalog U. S. Naval Observatory, Washington D.C. 2001-12
[39] 간행물 Proxima's orbit around α Centauri
[40] 뉴스 Does triple star orbit directly affect orbit time https://web.archive.[...] Astronomical News 2011-11
[41] 웹사이트 4 Centauri http://www.ctio.noao[...] 2011-06-15
[42] 서적 The Binary Stars https://books.google[...] Creative Media Partners, LLC
[43] 웹사이트 Vol. 1, part 1, p. 422, ''Almagestum Novum'' http://leo.astronomy[...] Bononiae: Ex typographia haeredis Victorij Benatij 2011-08-10
[44] 웹사이트 A New View of Mizar http://leo.astronomy[...] 2008-03-07
[45] 웹사이트 PH1 : A planet in a four-star system https://blog.planeth[...] 2012-10-15
[46] 웹사이트 KOI 2626: A Quadruple System with a Planet? https://nexsci.calte[...]
[47] 간행물 An Unusual Quadruple System ξ Tauri
[48] 간행물 The young B-star quintuple system HD 155448
[49] 간행물 A Syzygy of KIC 4150611 2013
[50] 간행물 The doubly eclipsing quintuple low-mass star system 1SWASP J093010.78+533859.5 2015
[51] 웹사이트 Multiple Star Catalog (MSC) http://www.ctio.noao[...] 2012-12-23
[52] 간행물 Castor a and Castor B resolved in a simultaneous Chandra and XMM-Newton observation
[53] 간행물 ADS 9731: A new sextuple system
[54] 웹사이트 Discovery Alert: First Six-star System Where All Six Stars Undergo Eclipses https://exoplanets.n[...]
[55] 웹사이트 Nu Scorpii http://www.ctio.noao[...] 2020-04-10
[56] 웹사이트 AR Cassiopeiae http://www.ctio.noao[...] 2020-04-10
[57] 간행물 Multiply eclipsing candidates from the TESS satellite
[58] 간행물 Surveying the Bright Stars by Optical Interferometry. III. A Magnitude-limited Multiplicity Survey of Classical Be Stars
[59] 간행물 Towards a consistent model of the hot quadruple system HD 93206 = QZ Carinæ — I. Observations and their initial analyses
[60] 서적 Star system Deep & Deep Publications
[61] 뉴스 Astronomers discover a nearby star system just like our own Solar System http://outreach.jach[...] Joint Astronomy Centre 2011-05-08
[62] 뉴스 Life unlikely in asteroid-ridden star system http://www.newscient[...] NewScientist.com 2004-07-07
[63] 서적 Understanding Variable Stars Cambridge University Press
[64] 서적 Galactic Dynamics Princeton University Press
[65] 간행물 Multiple Stellar Systems: Types and Stability http://eaa.iop.org/ Nature Publishing Group
[66] 간행물 Stars of Higher Multiplicity
[67] 간행물 Dynamics of multiple stars: observations http://www.ctio.noao[...] 2006-09-19
[68] 간행물 Statistics of multiple stars: some clues to formation mechanisms
[69] 간행물 MSC—a catalogue of physical multiple stars http://cdsweb.u-stra[...]
[70] 간행물 Statistics of multiple stars 2004-08
[71] 논문 Castor A and Castor B resolved in a simultaneous Chandra and XMM-Newton observation https://ui.adsabs.ha[...] 2003-05
[72] 논문 ADS 9731: A new sextuple system https://ui.adsabs.ha[...] 1998-11
[73] 웹사이트 4 Centauri http://www.ctio.noao[...]
[74] 웹사이트 Nu Scorpii http://www.ctio.noao[...]
[75] 뉴스 天の川銀河恒星系、15％が太陽系型か https://natgeo.nikke[...] ナショナルジオグラフィック ニュース
[76] 웹인용 Smoke ring for a halo http://www.spacetele[...] 2015-10-26
[77] 논문 Stars of Higher Multiplicity http://adsabs.harvar[...] 1968
[78] 논문 MSC – a catalogue of physical multiple stars http://adsabs.harvar[...] 1997-07
[79] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[80] 간행물 Dynamics of multiple stars: observations http://www.ctio.noao[...] 2004-08-16
[81] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[82] 저널 Stars of Higher Multiplicity 1968
[83] 논문 A Note on the Stability of Hierarchical Triple Stars with Initially Circular Orbits 1994-03
[84] 저널 Stars of Higher Multiplicity 1968
[85] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[86] 간행물 MSC – a catalogue of physical multiple stars http://cdsarc.u-stra[...] Centre de Données astronomiques de Strasbourg 1997–1999
[87] 저널 Studies of multiple stellar systems – IV. The triple-lined spectroscopic system Gliese 644 2001
[88] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[89] 저널 Encounter Phenomena in Triple Stars 1970
[90] 저널 Multiple stars: Anathemas or friends? 1987
[91] 저널 Multiple stars with low hierarchy: stable or unstable? 2006
[92] 저널 Dynamical Evolution of Multiple Stars: Influence of the Initial Parameters of the System 2004
[93] 저널 Multiple Star Formation from N-Body System Decay 1977
[94] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[95] 간행물 Runaway Stars, Trapezia, and Subtrapezia 2006
[96] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1978
[97] 저널 The origin of runaway stars 2000
[98] 서적 Double Stars D. Reidel Publishing Company 1978
[99] 웹사이트 Format, The Washington Double Star Catalog http://ad.usno.navy.[...] United States Naval Observatory 2008-08-20
[100] 저널 MSC – a catalogue of physical multiple stars http://adsabs.harvar[...] 1997-07
[101] 웹사이트 4 Centauri http://www.ctio.noao[...] 2011-06-15
[102] 저널 An Unusual Quadruple System ξ Tauri
[103] 저널 The young B-star quintuple system HD 155448
[104] 저널 A Syzygy of KIC 4150611 "2013"
[105] 저널 The doubly eclipsing quintuple low-mass star system 1SWASP J093010.78+533859.5 "2015"
[106] 웹인용 Multiple Star Catalog (MSC) https://web.archive.[...] 2012-12-23
[107] 저널 ADS 9731: A new sextuple system
[108] 웹인용 Discovery Alert: First Six-star System Where All Six Stars Undergo Eclipses https://exoplanets.n[...] 2022-06-29
[109] 웹사이트 Nu Scorpii http://www.ctio.noao[...] 2020-04-10
[110] 웹사이트 AR Cassiopeiae http://www.ctio.noao[...] 2020-04-10
[111] 저널 Multiply eclipsing candidates from the TESS satellite
[112] 저널 Surveying the Bright Stars by Optical Interferometry. III. A Magnitude-limited Multiplicity Survey of Classical Be Stars
[113] 저널 Towards a consistent model of the hot quadruple system HD 93206 = QZ Carinæ — I. Observations and their initial analyses


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com