센타우루스자리 알파
리길 센타우루스 또는 센타우루스자리 알파 ()는 센타우루스자리에서 가장 밝은 별로, 주계열성이다. 실시등급(實視等級)은 -0.01등성으로, 천구에서 네 번째로 밝은 별이다.
육안(肉眼)으로는 하나로 보이지만 사실 이 별은 쌍성계(雙星系)로, 태양과 매우 비슷한 리길 센타우루스 A, 오렌지색 왜성으로 태양보다 좀 더 가볍고 차가운 리길 센타우루스 B로 이루어져 있다. 밤하늘에서 이들과 조금 떨어진 곳에 적색 왜성 센타우루스자리 프록시마가 있는데, 센타우루스자리 알파 항성계와 중력으로 묶여 있는지 그렇지 않은지에 대해 논란이 있다.
센타우루스자리 알파 A,B는 태양에서 가장 가까운 항성계로, 4.37광년(光年) 떨어져 있다. 센타우루스자리 프록시마는 태양에서 가장 가까운 별로, 4.22광년(光年) 떨어져 있다.
상대적으로 가까운 거리 때문에 센타우루스자리 알파는 성간여행(星間旅行)을 소재로 한 과학소설 및 비디오 게임들의 소재로 쓰여 왔다. 센타우루스자리 알파는 인류가 성간여행을 현실화할 경우 가장 먼저 방문할 후보들 중 하나이다.
"센타우루스자리 알파"("리길 센타우루스")는 맨눈으로 볼 때 센타우루스자리에서 하나의 발광체(發光體)처럼 보이는 존재에 붙은 이름이다. 망원경의 도움을 받으면 알파는 가까이 붙어 돌고 있는 쌍성으로 분리되어 보이게 되는데, 쌍성이라는 의미에서 붙은 이름은 "센타우루스자리 알파 AB 항성계" 또는 "센타우루스자리 α"이며, 줄여서 "α Cen AB"로 표기한다.
"센타우루스자리 알파 A(α Cen A)"와 "센타우루스자리 알파 B(α Cen B)"는 쌍성계 내 독립적인 별들로, 하나가 아닌 두 개체임을 표시하기 위해 A와 B로 구별하여 표시한다. 지구에서 볼 때 밤하늘에서 A와 B로부터 2.18도 떨어진 곳에 동반 천체 센타우루스자리 프록시마가 있다(줄여서 "프록시마" 또는 "센타우루스자리 알파 C"로 쓴다). 만약 프록시마가 맨눈으로 보일 정도로 밝은 별이었다면 센타우루스자리 프록시마는 밤하늘에서 AB와 분리된 하나의 별처럼 보였을 것이다. 센타우루스자리 알파 AB와 프록시마는 안시 이중성을 구성하며, 실제로 중력으로 서로 묶여 있을 것으로 추측된다. 그러나 프록시마가 보편적인 쌍성들이 보여주는 타원 궤도를 그리면서 AB를 돌고 있는지의 직접적 증거는 아직 발견되지 않았다.
세 별이 함께 삼중성계를 구성한다고 해석할 경우 "센타우루스자리 알파 AB-C"로 표기할 수 있다.
센타우루스자리 알파는 여러 가지 고유 명칭을 갖고 있다. 대표적인 것들은 리길 센타우루스(종종 줄여서 리길 켄트 로도 표기한다), 리글 센타우루스, 포르투갈어로 리구엘 센타우루스 라고 부른다. 이들의 어원은 아랍어 문구 "Rijl Qantūris"(또는 '켄타우로스의 다리'를 뜻하는 "Rijl al-Qantūris",)에서 왔다. 그러나 가장 자주 사용되는 명칭은 바이어 명명법의 발음인 알파 센타우리이다. 또 다른 이름으로 톨리만이 있는데 이 단어의 어원은 타조를 뜻하는 아랍어 "al-Zulmān" 에서 왔다. 가끔씩 불리는 다른 이름으로는 분굴라 가 있는데, 이 말은 라틴어로 발굽을 뜻하는 운굴라에 "β"를 합쳐서 생긴 단어로 보인다. 그러나 분굴라는 현대에 들어와서는 거의 사용되지 않는다.
중국어로는 센타우루스자리 알파를 남문이(南門二, 병음: Nánmén'èr)이라 하며, 이는 '남쪽 문의 두 번째 별'이라는 뜻이다. 이름의 뜻대로, 센타우루스자리 알파와 베타는 함께 남십자자리를 가리키는 '남쪽 지시자' 역할을 한다.
센타우루스자리 알파 A, B 둘은 하나의 발광체로서 -0.27의 밝기로 빛나는데 이는 시리우스나 카노푸스보다 어두운 값이다. 밤하늘에서 센타우루스자리 알파 다음으로 밝은 별은 아크투르스이다. 구성원 둘을 분리할 경우, A의 밝기는 - 0.01로 밤하늘에서 네 번째, B는 + 1.33으로 밤하늘에서 21번째로 밝다.
주성(主星)인 센타우루스자리 알파 A는 표면온도 5800K에 분광형은 태양과 같은 G2V인 주계열성으로, 지름과 광도 모두 태양보다 조금씩 크다. 값이 밝혀진 상호 궤도 요소로부터 A의 질량이 태양보다 10퍼센트 더 크며 반지름은 23퍼센트 큼을 알 수 있다. A의 1 자전 주기가 41일이므로, 자전 속도는 1.1±0.8 km·s가 나온다. (예전에 알려졌던 A의 1 자전 주기는 36.8일이었다)
제1반성(伴星)인 센타우루스자리 알파 B는 표면온도 5300K에 분광형이 K0V인 주계열성으로, 지름은 태양의 80%, 광도는 태양의 50% 정도이다. B는 주성에 비해 어둡지만, 스펙트럼상 A보다 더 많은 엑스선을 뿜는다. B의 광도곡선은 단기적으로 불규칙하며 지금까지 최소 한 번의 플레어 현상이 관측되었다.
A와 B의 최단거리는 11AU(또는 16억 7천만 킬로미터)로 토성과 태양 사이의 거리 정도에 해당되며, 가장 멀리 떨어질 경우 36AU로, 이는 태양과 명왕성 사이의 거리와 비슷하다. 둘은 서로의 질량 중심을 기준으로 79.91년을 1주기로 공전한다. 궤도 요소를 통해 A와 B의 질량을 합치면 태양의 2.0 배인 것을 알 수 있다.(formula_1) 둘의 공전 궤도 이심률은 0.52로, 태양계 행성들의 공전 궤도와 비교하면 매우 큰 값이다. A와 B 각각의 질량은 1.09 M, 0.90 M인데, 최근 측정값은 조금 더 높은 수치를 보여주고 있다. 주성 A의 질량은 1.14 M, 반성 B는 0.92 M로, 합치면 2.06 M이다. A와 B의 절대 등급은 각각 +4.38과 +5.71이다. 항성진화 이론에 의하여, 질량과 분광형으로부터 유추한 두 별의 나이는 태양보다 조금 더 많아서 약 50 ~ 60억 살이다.
센타우루스자리 알파 A의 제2반성(伴星)인 센타우루스자리 프록시마는 적색 왜성으로, 표면온도 2700K에 분광형이 M5.5Ve, 절대등급은 15.53으로 태양과 비교하면 훨씬 더 어둡다. 질량은 약 0.123±0.06 (반올림하여 0.12 ) 또는 태양의 약 8분의 1이다.
센타우루스자리 프록시마와 센타우루스자리 알파 A/B와의 거리는 약 13,000AU(약 0.2광년, 1조 9400억 킬로미터)이며, 천구(天球) 상에서는 약 2도 정도 떨어져 있다. 이 거리는 태양과 센타우루스자리 알파 사이 거리의 약 5퍼센트에 해당한다. 이 별은 태양에서 4.22광년 떨어져 있어, 태양계에서 가장 가까운데, 프록시마라는 뜻은 「가장 가깝다」는 뜻이다.
프록시마는 센타우루스자리 알파 A, B와 중력적으로 묶여 있을 가능성이 있으며, 만약 그럴 경우 공전 주기는 약 10만 년에서 50만 년 사이가 된다. 그러나 프록시마는 중력적으로 상관이 없는 독립된 천체이며, 단지 알파 항성계 근처를 포물선 궤도를 그리면서 지나가는 중일 가능성도 있다. 프록시마가 중력으로 묶여 있다는 중요한 증거로, 이들은 고유 운동을 공유하고 있다는 사실이 있다. 이는 우연히 발생할 가능성이 별로 없다. 이론적으로 프록시마는 알파 항성계를 수백만 년 후 탈출할 가능성이 있다. 아직까지 프록시마와 알파 항성계가 서로 중력적으로 묶여 있는지 검증되지는 않았다.
2012년 센타우루스자리 알파 B를 도는 외계 행성 하나가 발견되었다. 그러나 2015년 새로운 분석 결과 Bb는 존재하지 않을 확률이 높으며, 자료분석 중 나타난 인위적 결과를 행성이 존재하는 것으로 착각한 것으로 드러났다.
세페우스자리 감마처럼 쌍성계에 있는 외계 행성들이 발견되면서 센타우루스자리 알파에 행성이 있을 가능성을 높게 보았다. 2012년 발견되었던 센타우루스자리 알파 Bb는 3년 후 정밀연구 결과 존재하지 않는 것으로 결론이 났다. 그러나 천문학자들은 아직 발견되지 않은 행성이 있으리라고 믿고 있다. 가상 행성은 A와 B 별을 가까이서 돌거나, 또는 A와 B를 하나의 별처럼 삼아 멀리서 공전할 수도 있다. A와 B 모두 우리 태양과 매우 비슷하다는 점 때문에 천문학자들은 특별히 센타우루스자리 알파 항성계 내의 행성을 면밀히 탐색해 왔다. 여러 연구진들이 시선속도법이나 트랜싯법을 사용하여 두 별에 있음직한 행성체를 찾아 왔다. 지금까지 관측된 모든 자료에 따르면 갈색 왜성이나 가스 행성은 이 항성계에 없었다.
2009년 컴퓨터 시뮬레이션에서 센타우루스자리 B의 생명체 거주가능 영역(0.5~0.9 AU) 안쪽 경계에서 행성이 태어날 수 있다는 결과가 나왔다. 알파별 A와 B가 처음에는 멀리서 생겨났다가 이후 가까워졌다는 가정을 하면 행성이 어머니 별에서 보다 먼 곳에서 생겨날 가능성도 충분했을 것이다. A 주위를 도는 천체는 보다 강한 중력 때문에 B 주위 천체보다 조금 더 먼 곳을 돌 것이다. 또한 A와 B 근처에 갈색 왜성이 없기 때문에 지구형 행성이 존재할 가능성은 크다. 시선속도법을 이용하여 행성을 찾아내는 것을 이론적으로 연구했을 때 구경 1미터 망원경으로 3년 이내에 B 주위를 도는 지구질량의 1.8배 천체까지 잡아낼 수 있음이 밝혀졌다.
센타우루스자리 알파 B를 HARPS로 관측한 결과 생물권 내(공전주기 200일)에 지구질량 4배 이상 천체는 없는 것으로 드러났다.
지구와 비슷한 행성을 찾는다는 목표 아래 NASA는 SIM 계획에 "티어 1"("Tier 1")이라는 탐사 목표 항성들의 목록을 작성했고 센타우루스자리 알파 AB 역시 이 목록에 포함되었다. 이 계획을 통해 어머니 항성에서 2AU 안쪽을 도는 지구질량 3배 이하의 행성들을 찾는 계획이 수립되었다. 그러나 SIM 계획은 2010년 예산문제로 취소되었다.
2012년 10월 B 주위를 도는 행성이 발견되면서 센타우루스자리 알파는 다시금 성간 탐사의 유력한 목표지로 떠올랐다. 세로 톨로로 범미주 천문대 소속 데브라 피셔는 "우리가 우주선 또는 탐사선을 어디론가 보내려 한다면 알파 항성계가 첫 목적지일 것입니다."라고 말했다. 이론적으로 태양 돛이나 반물질 로켓, 핵 펄스 추진 로켓 기술을 쓰면 수백 년에서 수십 년 정도로 시간을 단축할 수 있을 것이다. 다만 행성과학자 그렉 래플린은 앞의 기술들은 현 시점에서는 아직 비현실적이며 도박성이 강하고, 현재 기술력으로 알파 항성계에 탐사선을 보내려면 4만 년은 걸린다고 말했다. 그러나 알파 항성계 내에 생명체가 살 수 있는 행성이 있음이 확인된다면 사람의 수명보다 짧은 시간 내 알파 항성계에 갈 수 있는 기술 개발에 박차가 가해질 것이라고 했다. 이는 과거 달에 대한 호기심이 월면 탐사로 이어진 것과 유사한 과정이다.
과거 컴퓨터 가상 모형으로는 센타우루스자리 알파 A와 B 주변 모두 지구형 행성이 탄생할 수 있다는 결과가 나왔으나 이후 연구를 통해 짝별의 중력 때문에 행성이 뭉쳐져 태어나는 작용이 방해를 받음이 드러났다. 이러한 변수들에도 불구하고 태양과 분광형, 나이, 안정된 공전궤도 등의 이유로 알파 항성계는 외계 생명을 품는 행성을 거느릴 확률이 높다고 인정되어 왔고 2012년 10월 센타우루스자리 알파 Bb의 발견은 그러한 예측이 맞았음을 입증했다.
일부 천문학자들은 알파 항성계에 행성이 있다고 하더라도 표면은 바싹 말랐거나 대기가 날아가고 없으리라고 추측했다. 태양계에서 목성과 토성은 혜성들의 궤도를 내행성 쪽으로 트는 데 중요한 역할을 했다. 이 혜성들은 내행성에 물 또는 여러 형태의 얼음 물질을 공급했다. 그러나 센타우루스자리 프록시마가 우리 태양계의 목성·토성 역할을 하여 A와 B 근처에 휘발성 물질을 공급했을 가능성이 있다. 또는 B와 A가 자신의 중력으로 혜성의 궤도를 틀어 상대 짝별 내행성 궤도에 혜성을 접근하도록 작용했을 수도 있다. 혜성들은 처음에는 항성계 멀리 있는 거대한 오르트 구름 내에 자리잡고 있다가 가스 행성이나 주변을 지나가는 다른 별의 중력 때문에 어머니 별을 향해 궤도를 틀게 되며, 이들이 내행성으로 접근하게 된다. 그럼에도 센타우루스자리 알파 쌍성계 주변에 이런 오르트 구름이 있다는 증거는 없으며, 이론적으로 오르트 구름은 항성계 생성 초기에 완전히 사라졌을 것이다.
만약 센타우루스자리 알파 A 주변 생명체 거주가능 영역에 지구와 비슷한 환경이 조성되려면 대략 1.25 AU 떨어져 있어야 할 것이다(이는 지구-화성 중간 거리 정도이다). 이 거리 정도에서 물은 액체 상태로 존재할 수 있다. A보다 좀 더 작고 차가운 B의 경우 그 거리는 0.7 AU 정도로 줄어들며 이는 태양~금성 거리 정도 된다.
센타우루스자리 알파 A,B의 주변을 공전하는 가상행성(假想行星)에서 바라본 밤하늘은 지구에서 바라보는 밤하늘과 크게 다르지 않을 것이다. 그러나 센타우루스자리의 가장 밝은 별은 보이지 않을 것이다. 태양은 카시오페이아자리에서 0.5등성의 밝은 별로 보일 것이다. 태양은 카시오페이아자리 엡실론의 옆에 위치할 것이며, 지구에서 바라볼 때 \/\/모양의 카시오페이아자리는 /\/\/로 바뀔 것이다.
시리우스는 베텔게우스 동쪽으로 자리를 옮겨 지구에서 볼 때보다는 살짝 어두운 -1.2등급의 밝기로 빛날 것이며 밤하늘에서 가장 밝은 별일 것이다.
지구에서 상대적으로 가까운 별들인 프로키온, 알타이르 등은 위치가 크게 변할 것이다. 그보다 좀 더 먼 별들인 포말하우트나 직녀성의 경우 위치가 약간 변할 것이다. 센타우루스자리 프록시마는 0.2광년밖에 떨어져 있지 않음에도, 낮은 광도 때문에 4.5등성의 어두운 별로 보일 것이다.
가상의 행성에서 바라본 동반성(同伴星)은 '어두운 태양'으로 보일 것이다. 예를 들면, A의 주위를 1.25AU 떨어져서 도는 가상행성은 A로부터 태양과 비슷한 빛을 받는데, 여기서 관찰한 B는 -21~-18.2등급의 밝기를 보일 것이다. 이는 주성의 밝기에 비해 190~2700배 어둡지만, 보름달보다 170~2300배 밝다. 반대로 B의 주위를 0.71AU 떨어져서 도는 가상행성은 B로부터 역시 태양과 비슷한 빛을 받는데, 여기서 관찰한 A는 -22.1~-19.4등급의 밝기를 보일 것이다. 이는 주성의 밝기에 비하여 70~840배 어둡지만, 보름달에 비하여 520~6300배 밝다. 두 경우 모두 반대쪽 동반성은 가상행성의 하늘을 횡단하는 것처럼 보일 것이다.
만약 가상행성의 궤도경사각이 A와 B의 공전 궤도와 크게 차이가 나지 않는다고 가정하면, 동반성이 가상행성의 어머니 항성과 합의 위치에 올 경우 두 항성은 행성의 하늘에서 서로 반대 위치에 자리잡게 된다. 이 경우 가상행성이 만약 지구와 비슷한 대기를 지니고 있다고 가정한다면, 이 행성의 거주민이 바라보는 밤하늘은 1년 중 절반에 걸쳐 반성 때문에 암흑이 아니라 어두운 청색으로 보일 것이다. 이는 지구에서 일식이 일어날 때의 밝기와 비슷한 수준이다. 이 경우 가상행성의 거주자는 인공조명 없이도 책을 읽을 수 있다. A와 B는 가장 가까이 접근해도 11AU의 거리를 보이므로, 동반성으로부터 받는 빛과 열은 가상행성에서 살아가는 식물의 광합성이나 행성의 기후에 부정적인 효과를 가져올 정도는 아니다.
약 4000년 후, 밤하늘의 센타우루스자리 알파는 센타우루스자리 베타 근처로 접근하여, 마치 안시이중성처럼 보일 것이다. 그러나 이것은 지구에서 바라보았을 때 바로 옆에 있는 것처럼 보이는 것일 뿐, 실제로 센타우루스자리 베타는 알파보다 지구에서 훨씬 더 멀리 떨어져 있으며, 알파보다 수천 배 밝다.
센타우루스자리 알파는 지금도 초속 22킬로미터의 속도로 태양에 가까워지고 있다.(그러나 센타우루스자리 프록시마는 상대적으로 접근 속도가 느려서 초속 16킬로미터이다). 이 추세라면 알파는 약 2만 8천 년 후 태양계에 3광년까지 접근할 것이다. 알파는 지금의 돛자리와 바다뱀자리 사이 위치로 자리를 옮길 것이며, 겉보기 밝기는 -1.28까지 상승한다. 이 시점에서 알파보다 밝은 별은 시리우스 하나뿐이다.