이중성 M40 (WNC 4), 큰곰자리

Winnecke 4

 

이 천체는 1764년 Charles Messier가 발견하였다.

희미한 이 이중성은 17세기 관측가 Johann Hevelius가 이 근처에 있다고 잘못 보고된 성운을 찾고 있던 중 Charles Messier에 의해 발견되었다. 메시에 목록의 설명에 따르면 그는 성운과 관련된 어떠한 것도 찾을 수 없었다. 대신 Messier가 이 별들의 위치를 측정해서 그의 목록에 올린 것이다.

이러한 사실은 이 목록이 어떻게 편찬되었는지에 대한 단서를 제공하고 있다. Messier는 혜성이라고 생각했던 성단이나 성운을 목록으로 작성하던 중에 메시에 대상의 위치를 수집했던 것이다. M40은 확실히 1764년 Messier 자신에게 유용한 보고서를 점검하느라 바쁠 때 그가 기록한 마지막 천체였으며 그 이전에 성운이라고 보고되었다.

John Mallas는 Messier의 설명과 비교해서 그 위치에는 있는 게 이중성 Winnecke 4라는 걸 알고 있었다. 그 후 1863년 Pulkovo 관측소의 Friedrich August Theodor Winnecke에 의해 다시 발견되었다. 이 두 별은 9.0등급과 9.3등급으로서 둘 사이의 각거리는 49초(Mallas/Kreimer)이다. 1863년에 F.A.T Winnecke는 위치각을 88도로 기록하였으며 그 이후 1966까지 80도로 수정되었다가 1991년에 더 줄어서 77도로 기록하였다. 그는 Doppelsternmessungen(이중성 측정)을 발표하였는데 여기엔 7개의 새로운 이중성이 포함되어 있었으며, 1878년 4번째 새로운 이중성인 Groombridge에 대해서도 언급하고 있다.

이 사진은 John Mallas가 이 별을 확인하였던 1996년에 Evered Kreimer가 찍은 것이다.

Winnecke가 발견했던 그 시기에 이 두 별의 각분리는 49.2초이다가 점차 늘어 1966년엔 51.7초였으며, 히파르코스 위성 측정결과와 마찬가지로 1991년엔 Kreimer가 찍은 사진 분석 결과 52.8초로 약간 더 늘어났다. Lick Observatory Index Catalog에는 주성의 분광형이 G0인 반면에 SIMBAD에는 A=HD 238107의 분광형이 G0, B=HD 238108의 분광형이 F8로 되어 있다. Brian Skiff는 K0III과 G0V의 분광형으로 보고 있다(Skiff 2001).

주성을 주계열성이라고 가정하였을 때 거의 태양 광도가 나와야 하는데 사람들은 거리에 따른 광도 변화라고 판단하고 있다. 즉, 100파섹 혹은 300광년이어야 한다는 것이다.

1998년 3월, Mike Feltz는 ESA의 히파르코스 천문위성이 수집한 이중성 M40 혹은 Winnecke 4의 구성에 관한 자료의 평가에 대해 나와 의견을 나누었다. 그의 분석에 의하면 보다 밝은 별이 510광년(6.4ms의 시차에 거리 모듈 m-M이고 거의 6.0등급이라는 것과 일치한다. 이것은 겉보기 등급과 절대등급 사이에 차이가 있다는 것이다.)이었다. 더 희미한 별은 의미없는 (-) 시차인데 히파르코스 위성 자료에 의하면 두 별이 접근할 때 자주 이런 일이 발생한다는 것이다. 이 거리에서 더 밝은 별은 절대등급이 3.0 혹은 태양 광도보다 4배 더 밝은 것으로 나타난다.

M40의 성질에 대한 새로운 조사는 Richard Nugent에 의해 이루어졌다. 그의 결과물들은 안시쌍성이라는 가설을 뒷받침한다. 즉, 두 별에는 거리가 있다는 것이다. 분리각과 위치각을 측정해보건대 관측된 상대적인 고유운동은 두 별의 고유운동과는 무관하게 우리와 별 사이를 교차하는 일직선 운동을 유지한다는 것이다. Skiff가 제공한 분광형에 의하면 절대등급은 M-v=+0.88과 4.0이고 질량이 주성(A)은 태양의 1.1배이고, 반성(B)은 태양의 1.2배인데 그로 인해 A의 분광거리는 1900±750광년, B의 분광거리는 550±230광년으로 나타나기 때문에 관측적인 오차에 의한 커다란 괴리가 있다는 것이다. 이것은 반성 B가 아마도 밝은 별 주성 A보다도 우리와 더 가까울지도 모른다는 것을 의미한다. 이에 대해서는 추가조사가 이루어져야 한다.

이중성은 큰곰자리 5.7등급 70번별에서 북동쪽 16분에 위치하고 있다. 희미한 줄무늬의 나선은하 NGC 4290(SBb형 12.5등급 각지름 2.5x1.9분. 약 1억2,500만광년의 거리에서 2.885km/s의 속도로 멀어지고 있으며, 4인치 망원경으로 볼 수 있는 가장 희미한 천체 중의 하나)과는 직각삼각형을 이루고 있다.

M40이 Winnecke 4라는 것에는 의심의 여지가 없더라도 Mallas와 Kreimer가 말하길 Hevelius가 또다른 이중성으로 1도 이상 떨어진(적경 12:30, 적위 +58:24) 큰곰자리의 5등급 74와 75번별을 관측했다는 것이다. 큰곰자리 74번 별(HR 4760, HD 108844)은 5.4등급에 분광형 A5e이고, 75번 별(HR 4762, HD 108861)은 6.08등급에 분광형 G8III~IV이다. 이들은 20분 이상 벌어진 넓은 안시쌍성을 이루고 있으며, 서로 다른 고유운동과 시선속도를 가지고 있다. 역사적으로 M40과 관련하여 다양한 위치가 측정되었다.

? Hevelius (1660)  : RA 12:28, Dec +58:44 (1950.0),      RA 12:30, Dec +58:27 (2000.0)

? Messier (1764)  : RA 12:20, Dec +58:22 (1950.0),      RA 12:22, Dec +58:05 (2000.0)

? Flammarion (1919)       : RA 12:22, Dec +57:50 (1950.0),      RA 12:24, Dec +57:33 (2000.0)

? Becvar (1964)   : RA 12:33, Dec +58:30 (1950.0),      RA 12:35, Dec +58:13 (2000.0)

Messier와 아마도 Hevelius가 그랬던 것처럼 이 위치들에는 오류가 있으며 다른 천체를 가리키기도 한다.

M40이 하늘에 실제로 존재함에도 불구하고 어떤 메시에 목록 판에서는 M40을 불확실한 천체라고 해서 생략한 것도 있다.