쏟아지는 별을 보니 흥미가 생겨

(이래서 별을 보는구나)

별도 인생같다

최근 몽골을 다녀왔는데 별 이야기를 빼면 안 되겠기에 추가한다. 비 전공자의 이야기다.

지구가 점점 더 많이 개발되고 그 결과 밝은 인공조명 상태가 되어버렸다. 지구에서 점점 별 보기가 어려워진다. 밀집된 도시군에서는 깜깜한 하늘을 찾을 수 없다. 빛공해 때문이다. 총총히 박힌 별을 보려면 사막에 나가던지 혹은 바다 한가운데 가야 보인다. 그래서 몽골에 가는 사람들이 어둠 가운데에서 쏟아지는 별을 본다.

시대에 따라 해석이 달랐다. 지구와 태양중 어떤 것을 우주의 중심으로 보느냐 에 따른 것이다. 16세기 코페르니쿠스는 기존의 행성 이론을 갈아엎은 천체운동의 혁명아였다. 지구중심론이 아니고 태양을 중심으로 행성이 그 주위를 돈다고 밝혔다. 이후 갈릴레오, 케플러 등이 그 주장에 권위를 더해 갔다.

인류 선조들은 우리 생활에 태양과 달과 별을 보고 주기적으로 농사를 짓고, 사막에서 길을 찾고, 항해하며 배의 방향을 정했다.

흘러가는 강물이 항상 변화하듯 별자리도 계속 바뀐다. 하늘의 별자리는 시간에 따라 계속 흐른다. 하루 한주 한 달 계절을 따라 언제나 변한다. 어제 본 별자리는 다시 볼 수 없다. 별들이 천극 둘레를 따라 회전하기 때문인데 이 주기가 하루에 약 4분이 모자란다. 한 달을 따지면 120분, 즉 2시간 시차로 변함이 생겨 별자리 또한 2시간 조기에 운행이 시작된다. 그러나 1년이 지나면 다시 같은 주기의 운행이 반복된다.

별은 인생 같다. 그들도 생겨나고 활동하고 또 수명이 다 되면 소멸한다. 우리가 보는 별 중에는 수백 수천 년 전에 소멸된 별이 내뿜는 빛을 지금 보는 것도 있다. 별들은 짧은 인간수명 기간으로 대입해 구별한다는 것은 어불성설 같다. 우리가 지금 보는 은하계에서 온 어떤 빛은 몇 천년 전의 것들을 보고 있다. 보통 수십억 년이나 되는 별의 수명대비 아주 짧은 기간이다. 몇 백 년, 몇 천년은 아주 짧은 기간을 의미하는 수준이다. 그래서 어떤 별이 약 100만 년 전에 태어났다면 아직 아기 수준의 별로 인정된다.  흔히 천문학적이라는 용어는 숫자로 계측이 불가능한 상태를 말할 때 사용된다.

우리 주위에서 나이 든 사람과 어린 사람처럼 별들의 나이 또한 모두 다르다. 별이 보여주는 모습도 사람들처럼 다르다. 어떤 이는 붉은 옷을 입고 다른 이는 푸른 옷을 입듯이 별들도 개성을 보여준다.

항성은 고정되어 있는 붙박이 별 (fixed star)로 불린다. 실제로는 고정된 것 같이 보일 따름이다. 스스로 빛을 내는 항성이 있기도 하고 또 전혀 빛을 내지 않고 거울상처럼 다른 별의 빛을 반사하는 행성이 있다.  정리하면 태양은 항성, 지구는 행성, 달은 위성으로 간주된다.  

우리가 속한 태양계부터 보자. 태양과 근접한 4 행성 즉 수성. 금성. 지구. 화성은 모두 딱딱한 표면을 가진 암석 고체 행성이다. 그런데 바깥쪽 행성들인 목성. 천왕성. 해왕성은 전혀 딱딱하지 않은 가스로 된 행성이다.

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별은 우리에게 보여주는 상태를 직접 근간으로 정해 등급을 정하지 않는다. 지구에서 보는 별의 밝기는 왜곡되어 있을 수가 있다. 가까운 별은 먼 별보다 더 밝게 보이는 것이니 떨어진 거리를 알아야 진정으로 밝은 별인지를 알 수 있다. 고대 바빌로니아 시대에서는 별들의 겉보기 밝기로 등급을 표시했다. 1등급이 가장 밝고 간신히 보이면 6등급을 주었다. 19세기까지 그대로 유지되었다.

그 체제는 1850년 영국 천문학자 노먼 포그슨에 의해 새로 정량화되었다. 포그슨의 법칙은 1등급의 별이 6등급보다 100배 더 밝게 등급화하였다. 밝기를 기준하는 별은 등급 2.1의 북극성으로 했다. 그런데 나중에 북극성이 시간이 지나며 밝기가 변화한다는 것이 알려졌다. 그래서 현재는 밝은 별들이 마이너스 등급을 가지게 되었다. 음수등급이다. 그리 하다 보니 화성은 -2.91등급이고 금성은 -4.6등급으로 정해졌다. 즉 등급이 적을수록 밝은 별이 되었다.

망원경은 별을 쉽게 보기 위한 관측 장비였다. 눈으로 보는 그 이상을 천체 망원경이 해결해 주었다. 근대 천문학자들은 그들 스스로 더 좋은 배율이 가능한 망원경 렌즈를 깎고 배합을 할 수 있는 기술 능력자들이 대부분이었다. 현대에 와서도 더 강력한 고배율의 천체 망원경은 계속 제조되었다. 덕분에 수많은 별들의 정체와 특성이 속속 밝혀졌다. 그런데 지구에서 천체를 측정할 때 장애요인이 있었다. 바로 지구를 둘러싼 대기의 영향으로 또렷하게 별들을 본다는 것이 어렵다는 것이다. 어려움은 개선의 요구를 필요로 한다.

초기에 황당한 발상이 있었다. 아예 지구를 떠난 우주에 망원경을 설치하자는 것이다. 그러나 환상은 머지않아 현실이 되었다. 허블 망원경이 우주로 발사되어 우주 중에 설치되었다. 설치 초기에는 측정 오류가 있었지만 그 오류를 치유하고 드디어 맑은 천체 측정이 가능하게 되었다. 항공우주 기술의 개가였다. 거의 30년 이상 허블은 인간의 상상을 초월한 공헌을 하였다.

허블이 찍은 별사진과 은하계 성운들의 모습은 보는 사람으로 하여금 환성을 터트리게 하였다. 허블을 이용하여 별을 측정하려면 사용허가서를 받고 심사를 거쳐야 관측시간을 배정해 준다. 측정시간이 제한되어 있다. 이제 망원경의 새 시대가 도래했다. 허블의 시대는 가고 새 시대가 온다. 제임스웝 망원경 시대가 도래한다. 가까운 장래에 대체하여 더 나은 천체 관측시대가 열린다. 망원기계의 명칭은 공헌을 한 과학자를 기려서 부른 이름이다.

“별은 얼마나 되나요” 하는 질문은 마치 포도주의 종류가 얼마냐고 묻는 것과 유사하다. 왜냐하면 포도주는 지금도 모든 사람들이 계속 만들어 내니 그 종류는 거의 무한대에 가깝지 않을까 추측된다. 별은 별을 잘 볼 수 있는 기기가 발명되면 그 숫자가 껑충 뛰어오른다. 과거 한때는 2,500만 개의 별을 세었고 2018년 우주망원경 가이아가 본 카탈로그에 의하면 약 17억 개의 별이 있다고 했다. 최고 성능의 관측장비가 지속적으로 발명되고 또 지구를 벗어난 외계에서 관측이 가능해지면 그 숫자는 얼마나 거대하게 확대될지 알 수가 없다. 근래 어떤 천문학자는 아마 별이 모두 조x조 정도 일거라고 추정을 하기도 했지만 그 또한 단순 추정하는 숫자다.

여기에 대한 답은 이러할 수 있을 것이다. "별 숫자는 우리가 알 수 없어요. 그러나 무지 많아요. 우리 육안으로 지금 볼 수 있는 별만 해도 약 9천 개나 돼요. 우선 그것만 보세요"라고 말한다면 수긍할지 모른다.

( to be continued )