베텔게우스
1. 개요
Betelgeuse
'''베텔게우스'''는 지구에서 640광년 떨어져 있는 적색초거성이다.
오리온자리의 알파성이기도 하다. 다만 실제로 오리온자리에서 가장 밝은 별은 리겔이며, 단지 베텔게우스가 변광성이기 때문에 리겔보다 밝아질 때가 있을 뿐이다. 평균 실시등급은 0.42이며, 반규칙 변광성으로 실시등급이 0.2에서 1.2까지 바뀐다. 또한, 밤하늘에서 11번째로 밝은 별이다.[2]
2. 상세
태양 이외에 처음으로 지름을 측정한 항성이기도 한데, 그 반지름은 대략 3.6 AU로, 태양보다 764배 가량 크다. 수치가 들쑥날쑥해서 정확하지는 않은데, 그 이유는 베텔게우스가 적색초거성이라 밀도가 낮아 보통 별보다 주연감광 효과가 큰 데다가 별이 뿜어낸 가스가 주변을 둘러싸고 있기 때문이다. 아울러 베텔게우스는 팽창과 수축을 반복하기 때문에 지름이 수시로 변한다. 크기도 매우 크고 거리도 적절히 가까이 있어 태양을 제외한 항성들 중에서 점광원으로 보이지 않고 둥근 형체가 식별되는 것은 베텔게우스가 거의 유일하다. #[4] 또한 허블망원경, 칠레의 VLT 등의 관측을 통해 표면에 흑점이 존재하는 것 또한 확인되었다.
처음 태어났을 때는 질량이 태양의 20배였다. 어마어마한 질량방출로 지금은 태양의 11배 정도로 줄어들었을 것으로 추정하지만, 주변에 비교할만한 항성이나 행성이 발견되지 않았기 때문에 그렇게 정확하지는 않다. 천체의 질량 추정은 근처에 있는 다른 천체와의 비교를 통해서 가능하기 때문이다. 예를 들어 바로 옆에 비슷한 천체가 있거나 일반적인 쌍성은 질량을 구하기가 정말 쉬운데, 공전 주기와 그 항성까지의 거리만 알면 만유인력의 법칙과 케플러의 법칙을 이용해 간단하게 질량을 구할 수 있다. [5]
3. 적색초거성
베텔게우스의 나이는 730만 년 내외로 꽤 짧은데[6] 벌써 오늘내일하는 까닭은 질량이 클수록 항성의 에너지 소모가 빨라 그만큼 수명이 짧아지는 탓이다. 얼핏 생각해 보면 항성의 질량이 크다면 태울 수 있는 연료의 양 또한 많아지니 오히려 수명이 늘어나야 하지 않냐고 생각할 수도 있지만, 연료의 양이 많아지는 것 이상으로 소모량은 훨씬 더 큰 폭으로 늘어난다. 편차가 크긴 하지만 일반적으로 별의 질량이 m배 증가한다고 할 때 별의 광도는 ㎥배 정도 스케일로 증가하게 된다고 한다.
예를 들어 우리 은하 중심부 궁수자리에 위치한 피스톨 별(Pistol star)이라는 항성의 질량은 태양의 약 27.5배 정도이지만, 내뿜는 에너지는 태양의 330만 배 이상이다. 이는 태양이 1년간 방출하는 에너지를 피스톨 별은 불과 9.5초 만에 방출하는 수준과 같다(LBV.)[7] 이와 같은 엄청난 에너지 소비량 때문에 피스톨 별은 100~300만 년 이내에 연료를 다 쓰고 초신성이 될 것이라고 예측되고 있다. 태양의 예측 수명인 100억 년과 비교해 보면 이런 별들은 정말 굵고 짧은 인생을 산다고 할 수 있다.[8]
한편, 천문학에서는 꽤 중요한 자료를 제공해준 고마운 항성이기도 하다. 인류가 알고 있는 적색거성과 적색초거성에 대한 지식은 거의 다 베텔게우스를 연구해서 얻은 것이다.
4. 초신성 폭발
현재 베텔게우스는 적색초거성 상태로 질량이 점점 줄어들고 있다. 따라서 수백만 년 내에는 폭발할 것이다. 하지만 현재 질량과 질량을 잃는 속도를 정확히 알 수 없으므로 폭발 시점을 추정하기는 어렵다.
베텔게우스가 폭발한다고 해도 현재 자전축이 지구를 향하고 있지 않아 위험하지 않다. 폭발 시 대규모로 방출되는 자외선이나 감마선은 거리가 멀어 지구에 도달하지 못할 것이다. 그러니 베텔게우스 때문에 지구가 멸망할 일은 없다.
폭발 이후 수백 년 뒤, 지구에서는 2~3개월간 지금보다 훨씬 밝아졌다가 점차 어두워지는 베텔게우스를 확인할 수 있을것이다. 밤하늘에서는 보름달보다 밝을 것 (겉보기등급 -12~-14등성급)이며, 대낮에도 잘 보일 것으로 보인다. 붕괴한 뒤에는 지름 20km 정도의 중성자별이 되며, 된다면 수천 년 동안 감마선을 방출할 것이다.
최근에는 베텔게우스가 베타성인 리겔(라이젤)보다 훨씬 어두워지자 천문학자들은 2020년 2월 초까지 밝기가 회복되지 않는다면 이번 세기 내에 폭발이 관측될 가능성이 높다고 밝혔다. 그러나 실제 전문가들은 베텔게우스의 초신성 폭발은 10만 년 이내에 일어날 가능성이 크므로 실제로는 초신성 폭발이 곧 일어나지 않을 것이라고 보고 있다.
2020년 2월 중반에 최대로 어두운 밝기를 유지하더니, 2월 22일 이후로는 '''조금씩 밝기가 회복되기 시작하였다.''' 또한 베텔게우스를 자세히 관찰한 결과, 초신성 폭발의 조짐 등이 '''거의 보이지 않는다'''는 것을 확인하였다.
2020년 6월 경 정상 수준의 밝기를 회복했다.
밝기가 어두워진 이유는 '''거대한 흑점''' 때문이라는 연구결과가 나왔다.
베텔게우스 같은 적색 초거성은 태양에 비해 흑점이 매우 거대하다.
별 자체 내부의 이유로 베텔게우스의 밝기가 어두워졌다는 연구결과가 나왔다.
5. 어원
베텔게우스라는 이름은 아랍어로 '알자우자의 손' 을 뜻하는 يد الجوزاء (Yad al-Jauzā)에서 따왔는데 아랍 천문서를 라틴어로 번역하는 과정에서 첫 글자 ﻳ(y, 아래쪽 점 두개)를 ﺑ(b, 점 하나)로 잘못 읽어서 베텔게우스라는 이름이 생겨나게 되었다. 영미권에서는 비틀쥬스 라고 발음한다.
[1] 대부분의 적색초거성이 그렇듯 대류환(쌀알무늬)의 크기가 대략 지름 1억 8000만 km 정도로 매우 크다. 참고로 지구-태양 간 거리가 대략 1억 5000만 km 정도 된다.[2] 원래 9번째였다가 2019년 11월부터 급격히 낮아지기 시작하면서 21번째로 하락했었다. 원래 밝기 변동이 꽤 있는 별이지만 이때는 유난히 크게 어두워져 일부에서는 폭발 징조가 아닌가 하는 말도 나왔었다. 다행히도 후술하겠지만 폭발의 조짐으로 추정됐던 현상들은 사라지고, 밝기를 회복하여 11위로 올라왔다.[3] 오해하지 말아야 할 것은 어디까지나 태양계 자체의 규모(태양과 행성들의 거리)와 비교하기 위한 이미지라는 점이다. 당장 그림에서 손톱만하게 나오는 태양과 지구 사이의 거리만 해도 태양의 반지름보다 200배 이상 크기 때문에, 태양과 행성들을 그림의 스케일에 맞춰 그리면 눈에도 보이지 않는 점이 되고 만다. 때문에 부득이 태양계 천체들의 크기를 키운 것.[4] 태양 이외의 별의 광구를 포착한 최초의 사례이다.[5] 명왕성도 처음에 발견될 당시에는 질량을 알 수 없는 상태였다가 위성인 카론이 발견되고 나서야 질량을 구할 수 있었는데, 계산한 질량이 예상보다 너무 작아서 이때부터 '행성 자격이 없는 것 아닌가?'하는 말이 슬금슬금 나오기 시작했다.[6] 당장 상단 그림의 옆에 있는 쬐끄만 태양의 나이가 46억년으로 베텔게우스의 630배나 더 오래 살았다. 그러고도 남은 수명이 살아온 세월보다 더 길다.[7] 하지만 이렇게 밝게 빛남에도 불구하고 우리는 피스톨 별을 맨눈으로는 볼 수 없다. 성간먼지가 빛을 가리기 때문. 만약 성간먼지가 빛을 가리지 않아 이 별을 가시광선 영역에서 볼 수 있다면 4등급의 별로 보일 것이다.[8] 남 이야기하듯 하지만 태양계 역시 초신성 폭발 후 그 잔재로부터 형성된 것이다. 지구에 널리 분포하는 다양한 중금속들이 그 증거.