오리온자리 알파별 베텔게우스(Betelgeuse)는 오리온자리에서 두 번째로 밝은 별이고, 밤하늘 전체로 봤을 때는 9번째로 밝은 별입니다. 지구에서 약 643광년 떨어져 있는, 붉은색을 띤 초거성(supergiant)입니다. 큰 질량으로 인해 진화속도가 빠르기 때문에 우주적으로 빠른 시간 내에 초신성 폭발을 할 것으로 예상되는 별입니다.

winterhexagon

베텔게우스는 겨울철 대육각형(Winter Hexagon)의 중심에 있습니다. 그렇기 때문에 베텔게우스는 겨울 하늘에서 쉽게 찾을 수 있는 별입니다. 오리온의 어깨 중 붉은 쪽에 해당합니다. 참고로 오리온의 다른 쪽 어깨는 흰색 거성이자 오리온자리 감마별인 벨라트릭스(Bellatrix)입니다. 오리온자리에서 두 번째로 밝은 베텔게우스가 오리온자리 알파별인 이유는 오리온자리가 변광성(variable star)이기 때문입니다. 한때는 베텔게우스가 현재 오리온자리에서 가장 밝은 별인 오리온자리 베타별 리겔(Rigel)보다 밝았던 것입니다.  9월 중순부터 3월 중순까지 베텔게우스는 지구상 남위 82도 보다도 남쪽을 제외한 모든 곳에서 볼 수 있습니다.

베텔게우스와 벨라트릭스는 앞서 말한것 처럼 오리온의 양 어깨에 해당합니다. 오른쪽 어깨를 담당하는 베텔게우스는 지구에서 볼 때 오리온자리의 왼쪽 위에 위치합니다. 알려진 가장 크고 밝은 별 중 하나로, 만약 베텔게우스를 우리 태양계의 중심에 놓는다면 그 표면이 소행성대(asteroid belt)를 넘어 목성의 궤도까지 뻗어나갈 정도로 큽니다.

베텔게우스는 스펙트럼형이 M2Iab에 속하는 별입니다. 여기서 M은 별의 색(빨강)을 의미하고, 2는 M0~M9사이에서 3번째에 속한다는 뜻이고, ‘Iab’는 ‘중간정도 밝은 초거성’을 뜻하는 접미사입니다. 베텔게우스의 절대등급은 약 -6.02 입니다. 베텔게우스의 붉은색에 대한 언급은 고대에도 있었습니다. 2세기에 그리스의 천문학자 프톨레마이오스(Κλαύδιος Πτολεμαῖος)는 베텔게우스를 루비(ὑπόκιρρος)라고 표현했습니다. 그보다 3세기 전에 중국 천문학자들은 베텔게우스를 노랑색으로 묘사했는데요, 이는 아마도 당시에는 베텔게우스가 황색 초거성이었다는 것으로 보입니다.
베텔게우스는 밤하늘에서 근적외선으로 보면 가장 밝은 별로, J대 등급이 -2.99입니다. 베텔게우스가 뿜는 에너지의 13%만이 가시광선으로 배출됩니다.

베텔게우스는 반규칙 변광성(semi-regular variable star)입니다. 겉보기등급이 0.2에서 1.2까지 약 400일을 주기로 변하는데, 이것은 1등급의 별 중 밝기 변화가 가장 큰 것입니다. 밝기의 변화폭이 넓어서 때때로 작은개자리(Canis Minor)의 프로키온(Procyon)을 넘어서 밤하늘에서 7번째로 밝은 별이 되기도 하고, 고니자리(Cygnus)의 데네브(Deneb)보다 어둡게 되어 남십자자리(Crux)의 미모사(Mimosa)처럼 밤하늘에서 20번째로 밝은 별이 되기도 합니다.

베텔게우스는 밝기의 변화량이 낮고, 일정한 밝기를 유지하기도 하는, 맥동(pulsating)하는 적색 초거성입니다. 이 맥동으로 인해 베텔게우스의 절대등급이 -5.27에서 -6.27정도로 변화합니다. 별의 바깥층이 팽창하고 수축하기를 반복하면서 그 표면과 온도도 증가와 감소를 반복합니다. 베텔게우스가 맥동하는 이유는 항성대기(stellar atmosphere)가 불안정하기 때문입니다. 별이 수축하면 자신을 지나가는 에너지를 많이 흡수하고, 그 결과 대기가 가열되어 팽창합니다. 반면 별이 팽창하면 그 대기의 밀도가 낮아지고 냉각되며 수축하게 됩니다. 이 과정이 반복되면서 별이 맥동하게 됩니다. 베텔게우스의 맥동 주기는 몇몇 주기가 겹쳐 있습니다. 150~300일 정도의 단주기 변광(short-term variation)이 있는가 하면, 더 길게 5.7년을 주기로 변하기도 합니다.
베텔게우스가 변광성이라는 것은 1836년에 존 허셜(John Herschel)이 <천문학 개요(Outlines of Astronomy)>란 책에 처음 기록했습니다. 그 후 4년간 허셜은 베텔게우스가 눈에 띠는 밝기변화를 보이는 것을 확인했습니다. 반복적으로 오리온자리에서 가장 밝은 별인 리겔(Rigel)보다 밝아지는 것을 확인한 것입니다. 이 밝기 변화로 인해 요한 바이어(Johann Bayer)가 베텔게우스를 <우라노메트리아(Uranometria)>에서 오리온자리 알파별로 칭한 것입니다.

Betelgeuse

10,000,000 살도 안된 젊은(?)별 베텔게우스

베텔게우스는 생성된 후 아직 10,000,000년도 안된(?) 아직 젊은 별이지만 질량이 크기 때문에 진화의 끝 단계에 이르렀고, 앞으로 몇백만년 안에 초신성 폭발을 할 것으로 예상됩니다. 적색 거성은 주로 II형 초신성 폭발을 합니다. 베텔게우스의 회전축이 지구를 향하고 있지 않기 때문에 초신성에서 나오는 감마선 폭발(Gamma ray burst)에 의한 영향은 거의 없을 것으로 보입니다. 중성미자(neutrino)나 다른 방사선도 폭발후 600년 정도까지는 지구에 도착하지 않으며, 지구 생명체에 영향을 주지는 않는다고 합니다. 일반적으로 초신성 폭발이 지구에 막심한 피해를 주려면 25광년 안에서 일어나야 한다고 하는데, 베텔게우스는 643광년이나 떨어져 있기 때문입니다.

배텔게우스는 아직 상대적으로 어린 별이지만 핵의 수소를 전부 소모한 것으로 보입니다. 별이 수축하고, 온도가 올라가고, 밀도가 높아지는 것이 수소를 전부 소모했기 때문이지요. 이어서 베텔게우스는 헬륨을 연료로 쓰고 있는데, 어느 지점에 이르면 별이 붕괴하고 폭발할 것입니다. 그 후 베텔게우스는 지름 20km 정도의 중성자별(neutron star)로 남을 것입니다.

별의 미래를 예측하는데에 질량은 아주 중요한 요소인데요, 베텔게우스의 정확한 질량이 밝혀지지 않았지만 보통 태양 질량의 10배보다 클 것으로 예상합니다. 만약 베텔게우스의 질량과 자전 속도가 충분하다면 초신성 폭발을 하기 전에 황색 극초거성(yellow hypergiant)이나 밝은 청색 변광성으로 진화할 수도 있습니다.

베텔게우스의 이동 경로를 따라가보면 별이 형성되는 지점을 거치지 않기 때문에 베텔게우스가 언젠가 이동 방향을 바꿨을 것으로 보고 있습니다. 가장 그럴듯한 시나리오는 베텔게우스가 1200만년 전~1000만년 전 쯤 생긴 분자구름인 오리온자리 OB1 성협에서 빠져나왔다는 것입니다.
베텔게우스가 우주를 약 30km/s로 움직이고 있기 때문에 항성풍(stellar wind)이 넓이가 4광년쯤 되는 뱃머리 충격파(bow shock)를 생성합니다. 항성풍은 많은 양의 가스를 17km/s로 분출하고 있으며, 별 주변의 물질들을 가열합니다. 이 물질들은 적외선 파장대에서 볼 수 있습니다. 1997년에 뱃머리 충격파가 찍혔는데, 혜성처럼 생긴 이 충격파의 길이는 베텔게우스가 지구에서 643광년 떨어져 있다고 가정했을 때 1파섹(parsec)이나 된다고 합니다.

베텔게우스라는 이름은 아랍어 ‘Yad al-Jauza'(al-Jauza의 손)에서 유래되었습니다. ‘al-Jauza’는 옛날에 아랍어로 오리온자리를 부르는 이름입니다. 현대에 와서는 아랍어로 오리온자리를 ‘al-Jabber'(거인) 이라고 부른다고 합니다. 중세에 번역가들이 ‘Yad al-Jauza’의 Y를 B로 오기하여 ‘al-Jauza의 겨드랑이’란 뜻의 ‘Bad al-Jauza’가 되고, 결국 Betelgeuse가 된 것입니다.

그 외에도 베텔게우스는 여러 문화권에서 부르는 이름이 많습니다. 힌두시점에서 오리온자리를 달리는 수사슴이나 영양으로 표현하기 때문에 산스크리트어로 Bahu라고 합니다. 페르시아 사람들은 ‘팔’이란 뜻으로 Bašn이나 ‘팔찌’라는 뜻의 콥트어로 Klaria 라고 불렀습니다. 중국에서는 오리온 벨트의 연장선으로 삼수사(参宿四)라고 불렀고, 일본에서는 헤이케보시(平家星)로 다이라 가문이 그 붉은 색을 상징으로 삼았습니다.

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천상열차분야지도의 오리온자리

타히티에서는 이 별을 ‘Anâ-varu’라고 부르며, 하늘을 떠받치는 기둥 중 하나로 생각했습니다. 하와이에서는 이 별을 ‘Kaulua-koko’라고 하는데, 그 뜻은 ‘밝고 붉은 별’ 입니다. 중앙아메리카의 라칸돈족은 이 별을 ‘붉은 나비’라는 뜻으로 ‘chäk tulix’라고 부릅니다. 아메리카에서 베텔게우스는 잘린 다리로 표현됩니다. 브라질의 타울리팡 족은 오리온자리를 ‘Zilikawai’라고 부르는데, 이는 아내에게 다리가 잘린 영웅을 의미합니다. 베텔게우스의 밝기가 변하는 것을 다리가 잘리는 것으로 표현한 것입니다. 라코타 사람들은 오리온자리를 팔이 잘린 족장으로 보았습니다.

오스트레일리아 북부의 와다만 족은 베텔게우스를 ‘깜빡이는 부엉이의 눈’이란 뜻의 ‘Ya-jungin’으로 불렀습니다. 아프리카 남부에서는 이 별이 세 마리의 얼룩말(오리온벨트)를 추적하는 사자로 표현됩니다. 마케도니아 전설에 따르면 베텔게우스는 ‘쟁기질하는 사람이란 뜻의 ‘Orach’ 였고, 다른 오리온자리 별들은 쟁기를 끄는 황소로 표현됩니다.

베텔게우스의 크기는 정확히 알기 힘듭니다. 하지만 지름이 태양의 지름의 550배에서 920배 사이에서 변한다고 생각됩니다. 2000년에 적외선 공간 간섭기(ISI; Infrared Spatial Interferometer)로 계산한 베텔게우스의 반지름은 3.6AU 였습니다. 2009년 6월에 베텔게우스가 1993년에 비해 15%정도 수축된 것이 발견되었는데요, 이 수축은 베텔게우스의 팽창한 대기에 의한 껍질 작용(shell activity)에 의한 것이라고 합니다. 베텔게우스는 태양 다음으로 광구(photosphere)의 크기가 측정된 별입니다. 1920년에 마이켈슨(Albert Michelson)과 피스(Francis Pease)가 윌슨 산 천문대에서 측정했는데요, 이 때의 베텔게우스의 각지름을 0.047”라고 측정했습니다. 환산하면 지름이 2.58AU라는 것인데요, 이는 주연감광(limb darkening)현상과 측정 오차로 인해 불확실한 값입니다.
베텔게우스의 밝기가 일정하지 않다는 점과 주연감광(limb darkening) 현상 때문에 베텔게우스의 각지름(angular diameter)은 어느 파장으로 측정했느냐에 따라 변합니다. 그렇기 때문에 베텔게우스의 특징들은 아직 정확히 알려지지 않았습니다. 게다가 베텔게우스가 빠르게 물질을 뱉어내고 있고, 그렇게 뱉어낸 물질이 베텔게우스보다 약 250배 큰 데다, 그 물질에 둘러싸여 있기 때문에 베텔게우스의 표면이 모호해져서 베텔게우스의 특징을 측정하는 데에 큰 어려움이 되고 있습니다. 이렇게 별을 탈출한 물질들이 별을 둘러싸고 있는 것을 별주위외피층(circumstellar envelope)이라고 합니다.

베텔게우스의 질량은 정확하지 않지만 태양의 7.7배에서 20배 사이일 것으로 추측됩니다. 이렇게 질량이 크기 때문에 베텔게우스는 빠르게 진화했고, 아직 10,000,000년도 안된 별이지만 죽어가고 있습니다. 베텔게우스의 밝기는 평균적으로 태양보다 120,000배 밝다고 합니다.

베텔게우스의 표면온도는 3,140~3,641K로 추정됩니다. 별의 대기온도는 3,450K 정도로 보이는데요, 별 주변 대기는 별에서 멀어질수록 냉각됩니다. ==★

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