성단의 종류, 구상성단, 산개성단, 성협

구상성단

성단에서 구상성단이란 1만여 개에서 수백만 개에 해당하는 별이 10-30광년의 지름이 구체 모양으로 집결되어 있는 집단을 말한다. 이들 대부분이 나이가 든 항성종족에 속하기 때문에 표면의 색상이 붉거나 노란빛을 띠고 그 질량은 태양의 2배 미만으로 구성된다. 작고 나이가 든 별들이 구상 성단의 구성원 대다수를 차지하고 있으며 그 이유는 이들보다 무거운 별이 과거 주계열 단계를 벗어나 초신성에 의한 폭발로 인해 그 끝을 맞이한다. 향후 백색 왜성만을 남기는데 어두운 것이 그 이유이다. 구상성단 내부에 푸른빛의 별이 존재하기도 한다. 이들은 밀도가 아주 높아 환경적인 요인으로 별들끼리 결합되어 이루어진 존재로 추측된다. 이들을 청색 낙오성으로 호칭한다. 우리 은하중 구상성단이 은하의 그 중심부 부근에 있는 은하 헤일로 주변 구형에 가까운 형태로서 위치해 있다. 1917년에는 천문학자 할로새플리에 의해 구상 성단의 분포를 활용, 우리 은하의 중심부와 지구 간격을 구할 수 있었다. 이 연구 이전에는 태양계가 우리 은하에서 어느 정도의 거리에 위치하고 있는지 알 수 없어서 획기정인 발견이 된다. 최근까지 구상 성단은 천문학계에서 정체불명의 존재였다. 그 이유는 구상성단에서 가장 늙은 별들이 우주의 나이보다 더 오래 살았던 것으로 여태껏 알려져 있었기 때문이다. 하지만 히파르코스 위성 및 허블 상수 등의 정확한 측정값에 의해 모순점이 조금씩 해결되기 시작했다. 여기에 따르면 구상 성단 중 가장 늙은 별의 나이가 우주 나이보다 수억 살 정도 어린 별로 밝혀지게 된다. 초거대 성단 웨스트룬트를 구상 성단의 시조 격의 존재로 추측하기도 한다. 우리 은하에는 현재 약 150개가량의 구강성단이 존재하고 있으며 이들 중 일부가 우리 은하의 중력에 의해 원래 조재하던 작은 은하에서 포획되어 결합된 것들도 존재한다. 또한 일부는 사람의 눈으로도 관측 가능하며 가장 밝은 센타우루스자리 오메가는 과거부터 잘 알려진 성단이다.

산개 성단

산개 성단이란 구상 성단과 그 형태가 아주 다르다. 구상 성단이 은하 헤일로 부군에 구형의 형태로서 포진하고 있으나 산개 성단은 은하면에 몰려 있어 나선팔 등에서 주로 발견이 된다. 산개 성단은 또한 젊은 별들로 구성되어 있으며 나잇대가 주로 수억 살 정도로 추측된다. 산개 성단이 오리온 성운과도 같은 영역에서 탄생한다. 산개 성단의 구성원들의 수는 대략 수천 개 정도이며 성단의 지름이 대략적으로 30광년에 달한다. 별이 많지 않기 때문에 이들 중력이 헐겁게 엮여있으며 분자 구름 또는 다른 성단의 영향으로 쉽게 흩어지게 된다. 성단의 별끼리 가까이 접근할 경우에는 증발 현상이 발생하기도 한다. 이때 가장 유명한 산개 성단이 황소자리에 있는 플레이아데스와 히아데스성단이다. 앞서 언급한 것처럼 산개성단의 구성원들이 주로 푸르고 젊은 별로 구성된다. 그 이유는 젊은 별들이 항성 관점에서 보면 대부분 얼마 살지 못하고 소멸되며 성단이 다른 천체의 중력이 의하여 산개되기 이전에 죽음을 맞이한다. 산개 성단과 비슷한 중간형태가 존재한다. 2005년 천문학자들이 밀도는 낮은 형태의 성단을 발견한다. 우리 은하 내에 발견된 변종 성단은 아직 없다. 이러한 중간형태의 성단은 수십만 개의 별들이 뭉쳐있으며 구상 성단 구성원과 비슷한 숫자로 구성된다. 이들은 여러 면모에서 구상 성단과 비슷한데, 항성종족 및 중원소 함량이 비슷하다. 다만 규모의 부분에서 차이가 있다. 중간 형태의 성단의 크기는 수백 광년 정도에 달하며 항성 간 밀도는 수백 문의 1 정도이다. 그렇기 때문에 성단 내 별과 별 사이 거리는 구상 성단에 비해 훨씬 더 멀다. 수치적으로 볼 때 이들은 구상 성단의 중간 수준에 있는 존재로 추측된다. 이들 중간의 형태 성단이 어떻게 발생한 것인지 밝혀지지 않았으나 구상 성단과 비슷할 것으로 예상한다.

성협

산개 성단 구성원이 상호 속박하고 있는 중력에서 벗어나게 되면 각 별들은 우주 공간을 서로 비슷한 경로를 이루며 이동하게 되는데, 이들을 성협 또는 이동성단으로 호칭한다. 북두칠성 별은 한때 산개성단으로 구성되어있어 같은 고유 운동을 띤다. 큰 곰자리 이동성단으로 부르기도 한다. 알페카 또는 남쪽삼각형자리 제타와 같은 별들도 이러한 성단의 일원이다. 태양이 큰 곰자리 이동성단의 구성원 경계선에 있었지만 지금은 이들과도 다른 공전 궤도, 나이, 화학 조성을 보여주기 때문에 관계가 없기도 하다. 다른 성협으로는 미르파크를 감싸고 있는 별이 존재하는데 이들은 망원경을 통해 관측된다. 멀리 떨어져 있는 이동 성단이 지구상 관측으로 쉽게 파악할 수없는데, 그 이유가 이들 성단을 구성하는 항성이 고유 운동을 알아내야 하는 이유이다.