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큰부리새자리 47

큰부리새자리 47 (47 Tucanae) 또는 NGC 104는 큰부리새자리 방향에 있는 구상성단으로 지구로부터 약 4.0 ± 0.35 kpc (13,000 ± 1,100 ly) 떨어져 있으며[7] 성단 자체의 지름은 120 광년이다.[8] 큰부리새자리 47은 겉보기등급이 4.1로 맨눈으로 볼 수 있으며[2] 각지름은 약 50 분각이다. 천구에서 남쪽으로 크게 치우친 위치(천구 남극에서 18° 떨어져 있음)에 있기 때문에 대한민국에서는 볼 수 없으며, 1750년대에 남아프리카에서 니콜라 루이 드 라카유가 이 천체를 성단으로 처음 인식하고 난 뒤에야 천체 목록에 등재되었다.

큰부리새자리 47
(NGC 104)
큰부리새자리 47은 센타우루스자리 오메가 다음으로 밤하늘에서 두 번째로 밝은 구상성단이다.[1]
큰부리새자리 47은 센타우루스자리 오메가 다음으로 밤하늘에서 두 번째로 밝은 구상성단이다.[1]
관측 정보 J2000
별자리 큰부리새자리
적경 00h 24m 05.67s[2]
적위 –72° 04′ 52.6″[2]
거리 4.0 ± 0.35 kpc (13,000 ± 1,100 ly)[3]
겉보기 등급 +4.09[2]
크기 30′.9(60 ly[4])
물리적 성질
형태 III[5]
항성의 수 7.00×105 M☉[6]
특징 센타우루스자리 오메가 다음으로 밝은 구상성단
번호 큰부리새자리 크시(ξ Tuc), NGC 104, GCl 1, Mel 1[2], Caldwell 106, 1RXS J002404.6-720456
메시에 천체 목록
NGC 천체 목록

큰부리새자리 47은 밤하늘에서 센타우루스자리 오메가 다음으로 두 번째로 밝은 구상성단이다. 이 성단을 망원경으로 관측하여 대략 1만 개 정도의 항성이 뭉쳐 있음을 밝혀냈으며 이들 중 다수는 성단 중심부의 좁은 영역에 조밀하게 몰려 있다. 이 성단은 중심부에 중간질량 블랙홀을 지니고 있을 가능성이 있다.[9][10]

초기 관측 역사

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요한 바이어는 1603년작 우라노메트리아에서 큰부리새자리 47에 바이어 기호 큰부리새자리 크시(ξ Tucanae)를 부여했다. 1751년 ~ 1752년에 니콜라 루이 드 라카유는 이 천체를 성단으로 기록했는데, 그는 처음에는 큰부리새자리 47을 밝은 혜성의 핵으로 생각했었다.[11] 라카유는 그의 심원천체 목록에 등재된 첫 번째 천체라는 의미에서 큰부리새자리 크시에 'Lac I-1' 명칭을 부여했다. 성단 번호 '47'은 1801년 베를린에서 요한 엘레르트 보데가 편집한 Allgemeine Beschreibung und Nachweisung der Gestirne nebst Verzeichniss (항성에 대한 일반 설명•검증과 색인)에서 부여된 것이다. 보데는 직접 이 성단을 관측하지는 않았으나, 라카유가 목록으로 만든 항성들을 별자리마다 적경 순서에 따라 재배열했다.

특징

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이 성단은 밤하늘에서 센타우루스자리 오메가 다음으로 밝은 구상성단이며 작지만 매우 밝고 조밀한 중심핵을 지니는 것으로 유명하다. 성단을 구성하는 별이 수백만 개는 되기에 우리은하에 있는 구상성단들 중에서 질량이 매우 큰 부류에 속한다. 성단의 겉보기 크기는 이상적인 관측조건에서 대충 보름달 크기와 비슷하다. 이 성단은 소마젤란 은하의 근처에 있는 것처럼 보이지만 후자는 지구로부터 60.6 ± 1.0 kpc (200,000 ± 3,300 ly) 거리에 있어[12] 큰부리새자리 47보다 15 배 이상 더 멀리 떨어져 있다.

큰부리새자리 47의 핵은 외계 행성 연구에 있어 중요한 관측 대상으로 허블 우주망원경을 사용하여 행성이 어머니 항성을 부분적으로 가리는 현상을 찾으려 하고 있다. 태양 근처 항성들에서 행성이 발견된 사례로 볼 때 이 곳에서도 10 ~ 15 개 정도 행성이 나오리라 기대했지만 지금까지 발견된 행성은 없다. 이는 구상성단에서 행성이 상대적으로 희귀함을 암시한다.[13] 이후 별의 밀도가 낮은 성단 바깥쪽 영역을 지상에서 관측했는데, 이 연구에서도 행성을 몇 개 정도 찾을 수 있을 것이라는 기대와는 달리 하나도 발견하지 못했다. 이는 별의 밀도가 높은 것보다는 성단의 금속함량이 낮은 것이 행성이 발견되지 않는 원인임을 뚜렷하게 보여준다.

 
큰부리새자리 47 내 여러 항성종족들.

큰부리새자리 47에는 나이와 금속함량이 다른 항성종족이 최소 둘 있다.[14] 별이 빼곡한 핵에는 최소 21 개의 청색 낙오성들을 포함하여 과학적 흥미를 유발할 만한 특이한 별들이 많이 있다.[15] 구상성단은 항성들을 질량에 따라 효율적으로 구별하는데, 예를 들어 질량이 제일 큰 항성들은 성단 중심부로 떨어진다.[16]

큰부리새자리 47에는 쌍성계에 있기 때문에 채층 활동이 증가한 항성들, 동반성으로부터 물질이 강착되는 백색왜성들이 포함된 격변변광성들, 지금은 강착을 멈춘 중성자별들(뜨거운 표면으로부터 발산되는 엑스선 때문에 관측이 가능함)이 포함된 저질량 엑스선 쌍성들 등 엑스선원 수백 개가 있다.[17] 47에는 밀리초 펄사 25 개가 있어[18] 알려진 구상성단들 중 두 번째로 펄사의 수가 많다.[19] 이 펄사들은 엑스선 쌍성 단계에서 짝별로부터 온 물질이 강착되면서 회전 속도가 올라가는 것으로 보인다. 성단 내 펄사 계의 구성원인 큰부리새자리 47 W는 지금도 짝별인 중성자별에 질량을 공급하고 있는 것으로 보이며 이는 이 계가 물질이 강착되는 저질량 엑스선 쌍성에서 밀리초 펄사로 변환이 거의 다 완료되었음을 뜻한다.[20] 찬드라 엑스선 천문대의 관측 결과 큰부리새자리 47 내 밀리초 펄사 대부분이 엑스선을 방출(중성자별 표면에서 나오는 것 같다.)하고 있음이 확인되었다.[21] 큰부리새자리 47은 감마선이 탐지된 최초의 구상성단으로 페르미 감마선 우주망원경으로 밀리초 펄사들이 감마선을 방출하는 것을 관측했다.[22]

블랙홀의 존재

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큰부리새자리 47의 중심부에 블랙홀이 있는지의 여부는 확실하지 않다. 허블 우주망원경의 자료에 따르면 47 중심부에 존재 가능한 블랙홀의 질량은 대략 태양질량의 1500 배 아래로 제한된다.[7] 그러나 2017년 2월 천문학자들은 성단 내 펄사의 운동과 분포로부터 블랙홀의 존재를 포착해냈으며 이로부터 태양질량 2200 배 정도의 블랙홀 하나가 성단 중심부에 자리잡을 수 있다고 발표했다.[9] 다만 최근 이 펄사들을 보다 광범위하게 업데이트한 최근의 시간차 자료에 따르면 블랙홀의 존재를 증명하는 명확한 증거는 없다고 한다.[10]

최신 발견

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2008년 12월 오스트레일리아 웨스턴시드니 대학교의 Ragbir Bhathal은 큰부리새자리 47 방향으로부터 레이저 비슷한 강력한 신호를 포착했다고 주장했다.[23]

2015년 5월 성단 내 질량 분리 과정이 진행되는 증거를 최초로 포착했다는 발표가 나왔다.[24] 큰부리새자리 47의 헤르츠스프룽-러셀 도표에 의하면 항성들의 나이는 대략 130억 년으로 이는 비정상적으로 늙은 수치이다.[25]

각주

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  1. ↑ “Retirement in the suburbs”. 2019년 5월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2015년 6월 12일에 확인함. 
  2. ↑ 가 나 다 라 마 “NGC 104”. 《SIMBAD》. Centre de données astronomiques de Strasbourg. 2006년 11월 17일에 확인함. 
  3. ↑ Carretta, E.; 외. (2000). “Distances, Ages, and Epoch of Formation of Globular Clusters”. 《The Astrophysical Journal》 533 (1): 215–235. arXiv:astro-ph/9902086. Bibcode:2000ApJ...533..215C. doi:10.1086/308629. 
  4. ↑ 거리 × sin( 각지름 / 2 ) = 60 ly
  5. ↑ Shapley, Harlow; Sawyer, Helen B. (August 1927). “A Classification of Globular Clusters”. 《Harvard College Observatory Bulletin》 849 (849): 11–14. Bibcode:1927BHarO.849...11S. 
  6. ↑ Marks, Michael; Kroupa, Pavel (August 2010), “Initial conditions for globular clusters and assembly of the old globular cluster population of the Milky Way”, 《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》 406 (3): 2000–2012, arXiv:1004.2255, Bibcode:2010MNRAS.406.2000M, doi:10.1111/j.1365-2966.2010.16813.x.  Mass is from MPD on Table 1.
  7. ↑ 가 나 McLaughlin, D.E.; 외. (2006). “Hubble Space Telescope Proper Motions and Stellar Dynamics in the Core of the Globular Cluster 47 Tucanae”. 《Astrophysical Journal Supplement Series》 166 (1): 249–297. arXiv:astro-ph/0607597. Bibcode:2006ApJS..166..249M. doi:10.1086/505692. 
  8. ↑ “47 Tuc: A Great Globular Cluster of Stars”. Astronomy Picture of the Day. 2008년 8월 26일. 2017년 5월 25일에 확인함. 
  9. ↑ 가 나 Kızıltan, Bülent; Baumgardt, Holger; Loeb, Abraham (2017). “An intermediate-mass black hole in the centre of the globular cluster 47 Tucanae”. 《Nature》 542 (7640): 203–205. arXiv:1702.02149. Bibcode:2017Natur.542..203K. doi:10.1038/nature21361. PMID 28179649. 
  10. ↑ 가 나 Freire, Paulo; Ridolfi, Alessandro; Kramer, Michael (2017). “Long-term observations of the pulsars in 47 Tucanae - II. Proper motions, accelerations and jerks”. 《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》 471 (7640): 857–876. arXiv:1706.04908. Bibcode:2017MNRAS.471..857F. doi:10.1093/mnras/stx1533. 
  11. ↑ O'Meara, Stephen James (2013). 《Deep-Sky Companions: Southern Gems》. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press. 16–17쪽. Bibcode:2013dcsg.book.....O. ISBN 978-1-107-01501-2. 
  12. ↑ Hilditch, R. W.; Howarth, I. D.; Harries, T. J. (2005). “Forty eclipsing binaries in the Small Magellanic Cloud: fundamental parameters and Cloud distance”. 《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》 357 (1): 304–324. arXiv:astro-ph/0411672. Bibcode:2005MNRAS.357..304H. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.08653.x. 
  13. ↑ “A Shortage of Planets”. 2010년 8월 20일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2010년 11월 16일에 확인함. 
  14. ↑ Anderson, J; Piotto, G; King, I. R; Bedin, L. R; Guhathakurta, P (2009). “Mixed Populations in Globular Clusters: Et Tu, 47 Tuc?”. 《The Astrophysical Journal Letters》 697 (1): L58. arXiv:0904.1626. Bibcode:2009ApJ...697L..58A. doi:10.1088/0004-637X/697/1/L58. 
  15. ↑ “NASA's Hubble Space Telescope Finds "Blue Straggler" Stars in the Core of a Globular Cluster”. Hubble News Desk. 1991년 7월 24일. 2006년 5월 5일에 확인함. 
  16. ↑ Bryner, Jeanna. “Mass Migration: How Stars Move in Crowd”. 2010년 11월 14일에 확인함. 
  17. ↑ Grindlay, Jonathan E.; Heinke, Craig O.; Edmonds, Peter D.; Murray, Steve S. (2001). “High-Resolution X-ray Imaging of a Globular Cluster Core: Compact Binaries in 47 Tuc”. 《Science》 292 (5525): 2290–2295. arXiv:astro-ph/0105528. Bibcode:2001Sci...292.2290G. CiteSeerX 10.1.1.315.4370. doi:10.1126/science.1061135. PMID 11358997. 
  18. ↑ “The 25 millisecond radio pulsars in 47 Tucanae”. 
  19. ↑ “Pulsars in Globular Clusters”. 2021년 3월 18일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2020년 4월 16일에 확인함. 
  20. ↑ Bogdanov, Slavko; Grindlay, Jonathan E.; van den Berg, Maureen (2005). “An X-Ray Variable Millisecond Pulsar in the Globular Cluster 47 Tucanae: Closing the Link to Low-Mass X-Ray Binaries”. 《Astrophysical Journal》 630 (2): 1029–1036. arXiv:astro-ph/0506031. Bibcode:2005ApJ...630.1029B. doi:10.1086/432249. 
  21. ↑ Bogdanov, Slavko; Grindlay, Jonathan E.; Heinke, Craig O.; Camilo, Fernando; Freire, Paulo C. C.; Becker, Werner (2006). “Chandra X-Ray Observations of 19 Millisecond Pulsars in the Globular Cluster 47 Tucanae”. 《Astrophysical Journal》 646 (2): 1104–1115. arXiv:astro-ph/0604318. Bibcode:2006ApJ...646.1104B. doi:10.1086/505133. 
  22. ↑ Abdo, A. A.; 외. (2009). “Detection of High-Energy Gamma-Ray Emission from the Globular Cluster 47 Tucanae with Fermi”. 《Science》 325 (5942): 845–848. Bibcode:2009Sci...325..845A. doi:10.1126/science.1177023. PMID 19679807. 
  23. ↑ “The Australian Optical SETI Project” (PDF). 2018년 12월 21일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2020년 4월 16일에 확인함. 
  24. ↑ “Hubble Catches Stellar Exodus in Action”. Space Daily. 2015년 5월 18일. 
  25. ↑ “The Astrophysics Spectator: The Hertzsprung-Russell Diagrams of Star Clusters”. 《www.astrophysicsspectator.org》. 2019년 2월 16일에 확인함. 

외부 링크

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좌표:   00h 24m 05.67s, −72° 04′ 52.6″

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