정의
항성 자전은 별(항성)이 자체 축을 중심으로 회전하는 현상을 의미한다. 이 회전은 별의 물리적 구조와 진화, 그리고 자기장 형성 등에 중요한 영향을 미치는 천체물리학적 현상이다.
개요
별은 형성 과정에서 남은 각운동량을 보존하면서 회전하게 된다. 항성 자전의 속도는 별의 질량, 나이, 금속 함량 등에 따라 다양하게 나타난다. 일반적으로 고질량 별일수록 자전 속도가 빠르고, 시간이 지남에 따라 각운동량 손실(예: 별풍, 자기 브레이크)으로 인해 회전이 느려진다. 항성 자전은 스펙트럼 선의 도플러 확장, 별표면의 별반점(starspot) 이동, 그리고 별 내부 진동을 이용한 별진동학(asteroseismology) 등으로 측정된다.
어원/유래
- 항성(恆星): 한자어 ‘恆(항)’은 ‘항상, 지속될 항’이며, ‘星(성)’은 ‘별 성’이다. 따라서 ‘항성’은 ‘항상 존재하는 별’이라는 의미에서 천문학적으로는 ‘항성(恆星)’이라고 표기한다.
- 자전(自轉): ‘自(자)’는 ‘스스로 자’이고, ‘轉(전)’은 ‘돌다 전’이다. 따라서 ‘자전’은 ‘스스로 도는 것’이라는 뜻으로, 천문학에서는 천체가 자체 축을 중심으로 회전하는 현상을 일컫는다.
특징
- 회전 속도와 주기: 항성의 자전 주기는 수시간에서 수개월까지 다양하다. 예를 들어, 청색 주계열성은 0.5~2일 정도의 짧은 주기를 보이며, 태양과 같은 중간 질량 별은 약 25일(적도) 정도의 주기를 가진다.
- 미분 회전: 대부분의 항성은 적도와 극지방에서 회전 속도가 다르게 나타나는 미분 회전을 보인다. 이는 별 내부의 유체 역학과 자기장 형성에 영향을 준다.
- 자전과 자기장: 항성 자전은 다이나모 이론에 따라 자기장을 생성·유지하는 데 핵심적인 역할을 한다. 빠른 회전은 강한 자기활동(플레어, 코로나 질량 방출 등)을 유발한다.
- 각운동량 손실: 별풍, 자기 브레이크, 별 간 상호작용 등을 통해 항성은 시간이 지남에 따라 각운동량을 잃으며, 이는 자전 속도의 감소로 이어진다.
- 관측 방법:
- 스펙트럼 선 폭: 회전으로 인한 도플러 효과가 스펙트럼 선을 넓히는 ‘회전선 폭(v sin i)’을 측정한다.
- 별표면 변광: 별반점이나 활동 영역이 회전하면서 밝기 변화를 일으키는 현상을 관측한다.
- 별진동학: 별 내부의 진동 모드가 회전에 의해 분할되는 ‘회전 분할(rotational splitting)’을 분석한다.
관련 항목
- 항성
- 별의 형성
- 별의 진화
- 항성 자기장
- 별풍(stellar wind)
- 별진동학(asteroseismology)
- 회전 속도(v sin i)
- 미분 회전(differential rotation)
- 자기 브레이크(magnetic braking)