별들의 집단 성단의 종류와 나이

성단

서로 간의 중력에 의해 붙들려 있는 별들의 집단입니다. 성단에 속한 별들은 전체가 하나의 집단으로 움직입니다. 성단의 별들은 화학적 조성이 똑같고, 동시에 태어난 것으로 보입니다. 가장 유명한 성단인 플레이아데스 성단은 황소자리에 있습니다. 맨눈으로는 6개의 별을 볼 수 있지만, 소형 망원경으로는 수백 개의 별을 볼 수 있습니다.

 

 

성단의 종류

성단은 크게 산개성단, 구상성단, 성협으로 나눌 수 있습니다. 산개성단, 수백 개에서 수천 개의 별들이 일정한 모양 없이 엉성하게 모여 있습니다. 플레이아데스 성단, 히아데스성단이 대표적인 산개성단입니다. 우리 은하 안에서 산개성단들은 은하 원반을 이루는 나선팔에 위치합니다. 산개성단은 대개 약 200km/s의 속도로 은하 중심 주위의 궤도를 돕니다. 이렇게 빠르게 돌아도 은하 주위를 한 바퀴 도는 데 약 2억 5000만 년이 걸립니다. 별은 주로 수소와 헬륨으로 이루어져 있지만, 산개성단의 별들은 구성 원자 중 2% 이상이 더 무거운 원소들로 이루어져 있습니다. 탄소, 산소, 질소가 대부분을 차지하지만 마그네슘, 규소, 철, 니켈, 그 밖의 원소들은 일부 포함되어 있습니다. 이 무거운 원소들은 대개 초신성이 폭발할 때 우주 공간으로 흩어졌다가 이 별들로 흘러들어간 것입니다. 따라서 산개성단은 추신성 폭발로 생긴 가스와 먼지 구름에서 생겨난 것으로 보입니다. 구상성단, 수만에서 수백만 개의 별이 공 모양으로 빽빽하게 모여 있습니다. 우리 은하에서 구상성단은 은하 원반 부분뿐만 아니라 은하 중심에서 5만 광년 떨어진 천구에까지 임의로 분포되어 있습니다. 구상성단의 별은 산개성단의 별에 비해 헬륨보다 무거운 원소의 비율이 낮습니다. 많은 구상성단이 약 130억 년 전에 생겨난 것으로 보입니다. 그 무렵까지는 초신성이 거의 없었기 때문에 무거운 원소가 그다지 많지 않았습니다. 성협, 수십에서 수백 개의 별이 산개성단보다 더 엉성하게 퍼져 있습니다. 성협은 크기에 비해 별의 수가 너무 적어서 그 중력으로 성협의 형태를 오랫동안 지탱하기가 어렵습니다. 성협의 별들은 생긴 지 수백만 년이 못 되어 이리저리 흩어지고 맙니다. 산개성단과 마찬가지로 무거운 원소의 비율이 비교적 높습니다. 우리 은하에서는 오직 나선팔에서만 성협이 발견됩니다.

 

성단의 나이 

천문학자들은 별들의 밝기와 색깔로 성단의 나이를 추정합니다. 별은 질량이 클수록 더 뜨겁고 푸른색을 더 많이 띱니다. 질량이 큰 별은 또 수소 연료를 더 많이 태우기 때문에 연료가 금방 고갈됩니다. 따라서 천문학자들은 별의 밝기를 통해 전체 수명을 알 수 있습니다. 가장 푸른 별이 연료를 가장 먼저 소모할 것이므로, 남아 있는 별들 중 가장 푸른 별의 나이가 성단의 나이와 비슷하다고 볼 수 있습니다. 대부분의 산개성단은 나이가 수천만 년에서 수십억 년입니다. 플레이아데스 성단은 1억 년 정도 된 것으로 추정됩니다. 구상성단은 이보다 나이가 훨씬 많아 130억 년 가까이 되는 것도 있습니다.