구상성단 (Globular Cluster)

 

 

구상성단은 수십만개의 별이 구 모양으로 뺵빽하게 모여있는 형태의 성단을 말합니다. 은하 중심의 주위를 마치 위성처럼 돕니다, 구성성단은 산개성단과 달리 중력에 의해 성단의 형태가 유지되고 있으며, 비교적 오래 유지됩니다. 구형의 형태로 중심으로 갈수록 별의 개수가 점점 많아집니다.

 

1.  구성

구성성단들은 산개성단과는 반대로 늙은 별들이 주로 모여 있으며, 그 개수는 수십만 개 정도 됩니다. 구상성다는 높은 밀도의 별들을 포함하고 있는데 성단의 중심으로 들어가면 그 밀도가 기하급수적으로 늘어납니다. 구상성단 내 별들의 거리는 보통 1 광년정도이지만 중심에서는 태양계의 크기정도로 거리가 줄어듭니다. 그래서 성단의 중심부에서는 서로의 상호작용으로 인해 궤도가 불안정하여 행성계가 유지되기 좋지 못한 환경을 지니고 있습니다. 상호작용의 예로는 별사이의 충돌이나 중력 등으로 일반적인 행성들은 살아남기 쉽지 않아 청색 낙오성이나 밀리초 필서, 저질량 엑스선 쌍성 등과 같은 특이한 별들이 많습니다.

 

2. 생성 과정

구상성단의 생성 원인으로 보통 학자들이 두 가지를 제시합니다. 첫 번째는 은하간의 병합이나 가스 유입으로 인한 생성입니다. 태양 질량의 수십~수백만 배에 달하는 거대 가스 구름이 수축하여 항성 탄생이 이루어지게 되는데, 가스 자체의 점성때문에 구상성단이 발생했다는 의견입니다. 이는 젊은 별들이 거의 존재하지 않는 구상성단의 특징과 부합하여 인정받는 이론 중 하나입니다. 두 번째는 우리은하가 흡수한 왜소 은하의 잔해라는 의견이 있습니다. 왜소 은하는 우리은하를 여러번 공전하면서 완전히 와해되는데 이때 밀도가 높은 중심핵 부분은 조석력을 버틸정도로 결속되어 있습니다. 그래서 중심핵 부분인 잔여물로 남게 되고 나머지 부분이 우리은하 헤일로의 일부가 되어 구상성단이 된다는 이론입니다.

 

3. 특징

우리은하에서 현재까지 150~158개의 구상성단이 발견되었습니다. 우리은하보다 큰 안드로메다 은하의 경우 500개정도의 구상성단을 가지고 있을 것으로 추측되고 있습니다. 거대 타원 은하인 메시에 87같은 은하는 약 13,000개의 구상성단을 가지고 있습니다. 국부 은하군 내 질량이 어느정도 있는 은하의 경우 모두 하나 이상의 구상성단을 보유하고 있습니다. 현재 우리은하의 주위를 역행 운동하는 구상성단이 많이 발견되어 있습니다.

 

구상성단이 은하중심부 등과 같은 질량덩어리를 만나게 되면 조석작용을 받게 되어 조석력이 발생하게 됩니다. 그리고 구상성단의 궤도가 은하 평면을 통과하면 조석 충격이 일어나고 성단 내 별들은 바깥으로 흘러가 버립니다. 또, 조석 작용은 구상성단의 운동에너지를 더해주고 성단의 증발을 촉진하고 크기가 수축하게 만듭니다. 이러한 조석 작용으로 인해 바깥쪽의 별들이 흘러갈 뿐만 아니라 중심 붕괴 과정을 진행합니다.