산개 성단 (Open Cluster)

 

 

산개성단이란 수백개의 별들이 불규칙적으로 퍼져있는 형태의 성단을 말합니다. 또 다른 정의로는 같은 분자 구름에서 태어나고 생성 시기가 비슷한 수천개의 항성이 모인 집단을 말합니다. 우리은하에만 1,000개가 넘는 산개성단이 존재하며, 대표적인 산개성단으로는 플레이아데스 성단이 있습니다.

 

1. 특징

산개성단은 일반적으로 별들이 서로 중력에 의해 느슨하게 묶여있습니다. 은하 중심을 공전하면서 다른 성단이나 기타 물질들과 만나면 공전 궤도가 망가지거나 성단의 일부 항성들은 이탈되기도 합니다. 산개 성단은 구상성단보다 유지하는 기간이 짧고 그 기간은 몇억년 단위입니다. 항성들은 비슷한 시기에 생성되고 구성 물질이 유사하다 보니 항성을 연구하기에 산개성단이 매우 적합합니다. 산개성단은 항성들이 죽기전에 몇억년만 되면 흩어지고 소멸되기 때문에 성단 내 항성들은 주로 젊고 뜨거운 푸른 항성입니다. 이러한 항성들은 보통 무겁고 수만 수백만년 정도의 짧은 일생을 가집니다. 우리은하의 경우 몇천년에 한번 정도로 산개성단이 형성됩니다.

 

산개성단은 구성하는 항성의 수가 많지 않고 흩어진 형태부터 수천개의 항성으로 이루어진 매우 거대한 항성의 집합체까지 형태가 매우 다양합니다. 우리은하에는 1,000개 이상의 산개성단이 존재한다고 알려져 있지만 실제로는 이론상 10,000개보다 많을 것으로 추정하고 있습니다. 산개성단은 주로 가스가 많고 항성이 많이 생성되는 나선팔 부근에서 많이 존재합니다. 그리고 나선팔에서 벗어날 때쯤 분산되어 버립니다. 우리은하 외에 불규칙적인 은하의 경우 은하 전체에서 산개성단이 발견되며, 타원 은하에서는 발견되지 않습니다. 타원 은하의 경우에는 항성의 생성이 이미 오래전에 멈춰서 산개성단 또한 소멸되어버렸습니다.

 

2. 형성과 소멸과정

산개성단의 항성의 대다수는 보통 다중계에서 형성이 됩니다. 먼저 거대 분자 구름의 붕괴로 산개성단의 군락이 생성됩니다. 그리고 붕괴된 구름의 부분들이 점차 작은 무리들도 분화되면서 몇 천개의 항성이 모인 군락이 형성됩니다. 그 이후에 항성의 형성이 시작되면, 가장 뜨겁고 큰 질량을 가진 항성들이 방대한 양의 자외선을 방출합니다. 하지만 이는 추측과 견해일 뿐 명확하게 증명되지 않았습니다.

 

산개성단 내의 항성들이 질량이 작으면 탈출 속도가 일반적으로 느리기 때문에 몇 백만년 안에 빠르게 흩어질 가능성이 높습니다. 반면에 산개성단 내의 항성들이 질량이 클 경우 성단이 수십 수백만년동안 유지될 수 있지만, 시간이 흐르면서 여러 복합적인 요인으로 인해 흩어지게 됩니다. 산개성단 내에 내부 항성들이 서로 가까이 위치하게 되면 성단을 벗어날 수 있을 정도로 속력이 발생되기 때문에 성단 내 항성들의 점진적 발산이 일어나게 됩니다. 또, 약 5억년 정도마다 산개성단이 분자 구름 근처를 지나가게 되면 중력적인 기조력에 의해 성단이 흩어집니다. 이러한 요인들로 인해 결과적으로 산개성단은 비교적 짧은 시간에 흩어집니다.