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천문학

우주 속의 별

by 아몬도봉봉 2023. 2. 6.

하늘에서 빛나는 거대한 가스 덩어리. 우주에는 수많은 별이 있다. 지구의 모든 사람이 중복되지 않게 별을 센다고 가정했을 때, 한 사람이 세어야 할 별의 개수는 500억 개 이상이다. 별은 너무 멀리 떨어져 있어서 점으로 밖에 보이지 않는다. 그러나 태양은 공처럼 보일 정도로 지구에 가까이 있는 별이다. 별이 보이는 모습과는 달리 거대한 천체이다. 태양은 중간정도 크기의 별이지만, 그 지름은 지구 지름보다 100배 이상 크다. 아주 큰 별들은 지구와 태양 사이의 공간을 채우고도 남는다. 이런 별의 지름은 태양의 지름보다 1000배 정도 크다. 그러나 지구보다 작은 별도 있다.

 

지구에서 보면 아무리 큰 별이라도 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 작은 점으로도 보인다. 태양을 빼고 지구에서 가장 가까운 곳의 별은 40조 km 떨어진 거리에 있다. 이 별까지는 가장 빠른 제트비행기로 가더라도 100만년이 걸린다. 그러나 이처럼 먼 거리도 가장 멀리 있는 별에 비하면 10억분의 1에 지나지 않는다.

 

별의 온도와 크기가 모두 다르기 때문에, 색과 밝기에서 커다란 차이가 난다. 어떤 별은 태양처럼 노란색으로 보이며, 또 다른 별은 푸른색이나 붉은색으로 빛난다. 우리가 밤에 보는 별 가운데는 비교적 가까이 있지만 희미한 별도 있고, 멀리있지만 뚜렷하게 보이는 꽤 밝은 별도 있다.

 

별은 주로 수소와 헬륨 기체로 이루어져 있다. 별의 내부에서는 핵융합반응으로 수소가 헬륨으로 바뀐다. 이 과정에서 많은 에너지가 나오게 되고, 이 에너지가 결국 빛으로 바뀌어 별을 빛나게 한다. 별은 중심에 있는 많은 양의 수소를 모두 사용할 때까지 계속 빛난다.

 

별의 개수

우주에 얼마나 많은 별이 있는지는 정확히 알 수 없지만, 날씨가 좋으면 어두운 밤하늘에서 우리가 볼 수 있는 별은 3000개 정도이다. 1년 동안 지구에서 볼 수 있는 별을 모두 합치면 6000개 정도이다. 그러나 이들은 망원경 없이도 보이는 아주 밝은 별이다. 망원경을 사용하면 희미한 별을 많이 볼 수 있다. 예를 들어, 지름이 7.5cm인 렌즈가 장착된 망원경으로는 약 60만 개 정도의 별을 볼 수 있다. 큰 망원경으로는 수십억 개에 이르는 별과 10억 개가 넘는 은하를 알아볼 수 있다.

 

별의 크기

지름이 20km에 지나지 않는 중성자별에서 태양보다 훨씬 큰 거성까지 매우 다양하다. 태양은 지름이 지구의 109배인 139만 2000km에 이르는 중간 크기의 별이다. 천문학자들은 별을 크기에 따라 초거성, 거성, 중간 크기의 별, 백색왜성, 중성자별로 나눈다.

 

크기가 가장 큰 초거성에는 안타레스와 베텔게우스 같은 별이 포함된다. 안타레스의 지름은 태양 지름의 330배이다. 베텔게우스는 실제로 팽창도 하고 수축도 하여 지름이 태양의 375~595배까지 다양하게 변한다. 가장 큰 초거성의 지름은 태양의 1000배 정도이다. 거성의 지름은 태양의 10~100배 정도이며, 거성에 속하는 알데바란의 지름은 태양의 36배 정도이다.

 

주계열성이나 왜성은 중간 크기의 별로 지름이 태양의 1/10 정도에서 10배까지 다양하다. 여기에 속하는 유명한 별로는 견우성(알타이르), 시리우스, 직녀성(베가) 등이 있다. 백색왜성과 중성자별은 크기가 작은 별에 속하며, 특히 중성자별은 지름이 약 20km 정도이다.

 

별까지의 거리

태양은 지구에서 약 1억 5000만 km 떨어진 거리에 있다. 태양에서 가장 가까운 별인 센타우루스자리의 프록시마별은 지구에서 약 40조 km 떨어져 있기 때문에 바늘끝만한 빛으로 보일 뿐이다. 

 

천문학자들은 '광년'이라는 단위를 사용해서 별 사이의 거리를 측정한다. 예를 들어, 센타우루스자리의 프록시마별은 태양에서 4.3광년 거리에 있다. 1광년은 빛이 29만 9792km/s의 속도로 1년 걸려서 가는 거리로, 9조 4600억 km에 해당한다. 우리은하에 있는 어떤 별은 태양과 지구에서 8만 광년이다 떨어져 있다. 천문학에서 더욱 자주 사용하는 거리 단위는 파섹(pc)으로, 1파섹은 3.26광년에 해당한다.

 

우리은하와 가장 가까이 있는 외부은하는 20만 광년 정도 떨어져 있다. 아주 멀리 있는 별은 우리은하에서 몇 십억 광년이나 떨어져 있는 외부은하에 속해 있다. 태양은 우리은하의 중심에서 약 3만 광년 떨어진 곳에 있다.

 

별의 운동

별은 움직이긴 하지만 워낙 거리가 멀어서 그 움직임이 다른 별 사이에서는 약간의 변화로만 나타날 뿐이다. 천문학자들은 일정한 시간 간격을 두고 촬영한 별 사진을 비교해서 고유운동이라고 하는 별의 변화를 측정한다. 고유운동이 가장 큰 별은 바너드별로, 이 별은 180년에 걸쳐 달의 각지름(지구에서 달의 지름 양끝을 잰 각)과 같은 0.5도만큼 움직인다. 지구에서 가까이 있는 별일수록 고유운동을 좀더 쉽게 측정할 수 있다. 하지만 별은 대부분 너무 멀이 있기 때문에 고유운동을 측정할 수 없다.

 

태양은 우리은하 안에서 19km/s로 스스로 움직인다. 태양뿐만 아니라 우리은하에 있는 모든 별은 은하의 중심 주위를 돌고 있다. 우리은하의 회전운동 때문에 태양과 그 부근에 있는 별들의 속도는 거의 250km/s에 이른다. 태양이 은하의 중심 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 약 2억 5000만 년 이다.

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