쌍성이란?

관측천문쌍성, 연성은 두 항성이 공통의 질량중심 주위로 공전하는 항성계라고 한다.

항성계에서 가장 밝은 별을 주성이라고 하며 주성보다 어두운 다른 별들을 동반성이나  짝별이라고 부른다고 한다. 어두운 별 기준으로 밝은 별을 동반, 반, 짝별로 부를 수도 있으며 최근 연구에 따르면 여러 별 둘인 장군이 다연성계에 속한다고 한다. 다 연성계는 항성계로 서로 중력에 묶여 질량중심을 기준으로 공전하는 별들을 말한다.

여러 항성이 중력에 묶여 있는 상태자채는 보통 성단이나 은하계라고 부르지만 넓게 보면 은하계까지 항성계에 포함할 수 있다.



쌍성계는 천체물리학에서 정말 중요한데 상호 궤도를 관측하면 이들의 질량을 알 수 있어서라고 한다.

개개의 질량은 쌍성으로 인해서 추정돼서 결정될 수 있다..

쌍성은 광학적 이중성과는 다르다. 이중성은 지구에서 서로 가까워 보이는 것으로 중력으로 묶여있지 않을 수도 있으며 쌍성은 광학적으로 구분도 될 수 있다 시선 방향을 포함한 궤도를 공전하면 이들은 식을 일으키는데 이들을 식쌍성이라고 한다. 여기서 식이란 한 천체가 다른 천체 그림자에 들어가는 현상 즉 개기를 말하는 거라고 생각하면 된다.

다중성으로 알려진 두 개 이상으로 구성된 것은 흔한 편이며 같은 명칭으로 분류한다.

쌍성이라는 단어는 1802년 윌리엄 허셜에 의해서 도입됐고 그는 실질적인 이중성-중력의 법칙에 따라서 형성되는 두 별의 집합체라고 정의 내렸다.

가까이 보는 이중성 별들, 예를 들면 큰곰자리(북두칠성)에서 미자르, 알코르가 있다.

그러나 지구에서 볼 때 가까이 보인다고 다 이중성 별들은 아니다. 관측하는 사람의 시선 방향에 두 별이 나란히 있으면 시제로는 멀리 떨어져 있어도 가까이 있다고 착각할 수 있다고 한다. 이렇듯 실제로는 중력으로 묶이지 않은 이중성들을 광학적 쌍성이라고 부른다.



안시쌍성은 두 가지 별 사이가 멀리 떨어져 있어서 망원경으로 두 별을 이중성 형태로 분리하고 관찰할 수 있는 경우를 말한다. 안시쌍성을 발견할 때 중요한 건 망원경의 각분해능이고 망원경들이 점차 커지고 성능이 우수해지면서 많은 안시쌍성이 발견되고 있다고 한다. 두 별릐 밝기 역시 중요한 요인이지만 한쪽 별이 밝을수록 눈부심 때문에 다른 쪽별과 분리해서 인식하기 쉽지 않다.



두 별 성능이 좋은 망원경을 통해서 분리하여 관측할 수 있을 경우 안시쌍성이라고 부른다. 망원경의 성능이 올라가면서 안시쌍성이 많이 발견됐다. 허셜은 쌍성으로 추측되는 700개의 이중성을 관측하며 그 이격과 방위를 기록했다고 한다.

그 이후 20년 정도 되는 관측 기간 동안 약 50개에 이르는 이중성들의 방위가 변화한 것을 찾아냈다.



분광쌍성이란 두 별이 엄청 가까이 붙어있기 때문에 도플러 효과를 사용해야지만 두 별이 분리되어 있음을 알 수 있는 상황도 있다. 이와 같은 쌍성을 분광쌍성이라고 부른다.

분광쌍성 구성원은 질량중심을 따라 공전하면서 관측자 시야에서 멀어졌다 가까워졌다를 반복한다.

멀어지면 분광 현상으로 붉은색이 나타나고 가까워지면 푸른색이 나타난다고 한다.



식쌍성은 두 항성의 궤도면이 매우 가까워 서로 식 현상이 발생하는 쌍성을 말하며 주기적으로 일어나는 현상에 따라서 겉보기 등급이 변한다.

식쌍성이 분광쌍성이면서 두 별의 시차가 알려져 있는 경우라면 이 쌍성계는 매우 가치가 있는 존재가 된다.



식쌍성들은 변광성에 속해있지만 천체 스스로 밝기가 변화하는 것이 아니고 한 천체가 다른 천체를 가려 우리 눈에 밝기가 빛나는 것처럼 보이게 된다. 광도 곡성은 전체적으로 일정한 밝기를 나타내다가 광도가 하강하는 현상을 주기적으로 보인다. 한쪽 별이 만약에 다른 쪽의 별보다 크면 큰 별이 작은 별을 가리면서 개기식이라는 것이 발생하며 그 반대의 경우에는 부분식이 발생하게 된다.



10년 동안 8미터 수준의 망원경으로 식쌍성의 매개변수들을 측정하는 것이 가능해졌다고 한다.

최근에는 대마젤란은하, 소마젤란은하, 안드로메다은하 등등의 거리를 직접 잴 수 있게 되었다. 



측성쌍성은 몇몇 별들이 비어있는 것처럼 보이는 공간을 중심으로 해서 공전 운동하는 것을 발견했다. 

예전에는 짝별의 중력 때문에 쌍성계에서 행성이 생길 수 없다는 주장이 많았다. 하지만 쌍성계에서 최근 외계 행성이 발견되면서 이 주장이 맞지 않는다는 것을 증명하게 됐다. 

쌍성계를 구성하는 두 별이 많이 떨어져서 있고, 어머니 항성에 비교적 가까이 붙어있을 경우와 행성이 쌍성을 구성하는 두 별과 많이 떨어져 있을 경우에 쌍성계에 행성이 안정되게 존재할 수 있다고 주장한다.



식쌍성의 공전 주기는 광도곡선을 연구하면서 얻을 수 있고 두 별의 크기도 궤도 크기에 대비해서 한 별이 또 다른 별의 원반을 얼마나 오래 가리고 있는지 계산하여 얻을 수 있으며 식쌍성이 분광쌍성이라면 궤도요소와 항성들의 질량이나 상대적인 밀도를 쉽게 알 수 있다.

이러한 측광 쌍성은 3가지가 있는데 1. 알골형 항성 2. 거문고자리 베타항성 3.큰곰자리 w형항성



주극소가 부극소보다 어두워지는 쌍성은 알골형 항성이라고 하고 두 별이 매우 가까워서 밝기가 일정한 구간없이 변하는 쌍성은 거문고자리 베타항성이라고 한다. 마지막 큰곰자리w형 별은 접촉 쌍성계로 부극소와 주극소의 어두운 정도가 비슷하다고 한다.



* 안시쌍성에서 밝은 쪽은 주성이고 어두운 쪽은 반성이라고 한다.

주성에 대한 반성의 위치각을 잴 때는 두 별 사이 각거리와 관측 시간을 남기고 그 자료가 누적되면 주성을 중심에 놓은 상태로 극좌표계 형태 표시를 하여 케플러의 행성운동법칙에 위배되지 않도록 자료들을 이어 타원을 그린다. 이때 나타나는 타원을 겉보기 타원이라고 하는데 지상에서 볼 때 주성을 중심으로 반성이 공전하는 궤도를 보여주는 것이라 한다.