별들은 다 똑같은 게 아닙니다. 저마다 이름도 다르고, 빛의 세기도 다르고, 생김새도 다 달라요. 또 혼자 떠 있기도 하지만 여러 별이 모여서 살기도 해요. 보통 하늘에 떠 있는 걸 모두 별이라고 부르는데 하늘에는 별도 있고, 행성이나 위성도 있습니다.
지구와 가장 가까운 천체는 바로 달입니다. 달은 언제 어디서나 밤하늘을 밝게 비춰 주면서도, 시시각각 모양을 변화시키는 신비로운 존재이지요. 옛날 사람들은 해가 지고 달이 뜨는 걸 보면서 둘 사이에 분명 어떤 관계가 있다고 생각했어요. 그래서 고대 설화를 보면 해와 달이 남매로 나오는 경우가 많아요.
달은 과학적으로 봐도 신비한 천체입니다. 일단 크기가 정말 크지요. 목성이나 토성의 위성과 비교해도 절대 지지 않을 정도예요. 그리고 지구에 38만km 정도 떨어져 있는데 크기에 비해서 굉장히 가까운 편입니다. 그리고 달은 공전 주기와 자전 주기가 같아서 우리는 달의 한쪽 모습밖에 볼 수 없어요. 1959년 소련(옛 러시아)에서 무인 우주선 루나 2호를 쏘아 올렸고, 그때서야 달의 뒷면을 촬영할 수 있었어요.
하지만 뭐니 뭐니 해도 달이 우리에게 보여주는 가장 신비한 천문 현상은 바로 일식과 월식입니다. 일식은 달이 태양을 가리는 현상이고, 월식은 달이 지구의 그림자에 가려지는 걸 말하지요. 옛날 사람들은 나라에 안 좋은 일이 일어날 징조라고 해서 두려워했지만, 지금은 모두 보고 싶어 하는 신비한 천문 현상이랍니다. 두 가지 현상은 모두 달이 지금보다 멀리 떨어져 있거나 크기가 작았다면 볼 수 없었을 거예요. 그야말로 우연히 만들어진 놀라운 선물이지요.
1969년 7월 20일, 미국의 우주선 아폴로 11호가 달에 도착했어요. 그리고 닐 암스토롱이 인류 최초의 달에 발을 딛었어요. 우주인들은 여러 가지 조사를 했고 많은 사실이 밝혀졌습니다. 17세기 천문학자들이 달의 ‘바다’라고 생각했던 곳은 사실 오래전 뿜어져 나온 용암이 식은 자국이었어요. 오히려 바다 대신 모래가 많았는데, 달 전체가 유성이 조각날 대 생긴 모래 먼지로 뒤덮여 있었다고 합니다. 암스트롱과 동료 우주인들이 4일 동안 달 곳곳을 조사했지만 어떤 생명체도 나타나지 않았습니다. 하지만 아폴로 11호가 달에 착륙했다는 사실이 거짓이라거나 달에는 외계인이 산다는 많은 소문들이 떠돌고 있습니다. 그리고 1999년 미국에서 실시한 여론 조사에 의하면, 미국 국민의 6%에 해당하는 1200만 명 정도의 사람들이 ‘달 착륙은 조작이다’라고 생각하고 있답니다.
밤하늘을 흐르는 강, 은하수
별들은 모여 살기도 해요. 바로 은하수가 대표적인 예입니다. 맑은 여름밤에 하늘을 보면 커다란 빛의 강, 은하수를 볼 수 있어요. 사람들은 옛날부터 그 정체를 궁금해 했습니다. 우리나라 사람들은 그 강을 ‘미리내’라고 불렀어요. ‘미르’는 용을 가리키는 순우리말이고, ‘내’는 작은 강을 뜻합니다. 즉, 용이 빛을 강을 지난다고 생각한 거지요. 그리고 견우직녀 이야기에도 은하수가 나옵니다. 서로 떨어져 살게 된 견우와 직녀를 만나게 해 주기 위해 까마귀와 까치가 오작교를 만들잖아요. 그 오작교 아래로 흐르는 강이 은하수랍니다.
서양 사람들은 그 강을 밀키웨이(Milky Way), 즉 ‘우유가 흐르는 길’이라고 불렀어요. 어느 날 제우스는 잠이 든 헤라 몰래 아기 헤라클레스에게 젖을 먹이려고 했어요. 그런데 헤라클레스의 힘이 너무 세서 헤라가 잠에서 깨고 말았어요. 헤라는 억지로 아기를 떼어 놓으려다 젖이 하늘로 뿜어져 그대로 길이 되었다고 합니다. 이렇게 은하수에 얽힌 아름다운 이야기가 많지만 이제 사람들은 수많은 별이 모여 은하수를 만든다는 사실을 알고 있어요. 바로 천체 망원경 덕분이지요.
하지만 천체 망원경으로도 알 수 없는 사실이 하나 있었어요. 도대체 왜 그 수많은 별이 강물이 흐르듯 한 줄로 모여 있는 걸까요? 과학자들이 오랫동안 연구한 결과, 은하수가 은하계의 한 부분이라는 사실을 밝혀 냈어요. 혹시. 은하(또는 은하계)의 과학적인 뜻을 정확히 알고 있나요?
빅뱅 이후 약 30만 년 동안 우주에는 별이 없었다고 해요. 그때를 ‘암흑의 시대(다크 에이지, Dark Age)’라고 말해요. 그러다가 거대한 성운들이 천천히 서로를 끌어당기기 시작했어요. 바로 중력 때문이었지요. 성운들의 크기는 상상을 초월할 정도였어요. 우리 태양계가 만들어질 때 모인 성운의 지름은 무려 32 조 km, 다시 말해서 빛의 속도로 달려도 한쪽에서 반대쪽 끝까지 가는 데만 3년 정도가 걸릴 만한 크기였지요. 그런데 빅뱅이 이후 처음 생겨난 성운은 그것보다 훨씬 더 큽니다.
이렇게 모인 성운은 주변에 있는 것들을 모조리 끌어당기며 서서히 회전하기 시작했어요. 속도가 빨라질수록 모양은 점점 잡낙해졌어요. 그러던 어느 순간 압력이 최고로 높아졌을 때 중심이 폭발하고 말았어요. 그러자 드디어 수많은 천체가 모여 있는 은하가 생겼어요. 이는 마치 별의 탄생과 비슷합니다. 하지만 은하의 탄생은 그 규모가 다릅니다. 한순간의 폭발로 수천 억 개의 별들을 만들 정도로 어마어마하지요. 우리 은하만 해도 2000-4000억 개의 별이 있다고 해요. 크기는 약 10만 광년 정도 되고 말이에요. 햇빛이 출발해서 태양계 끝에 있는 해왕성까지 닿는 데 하루 정도 걸린다고 하는데, 무려 10만 년을 달려야 하는 크기랍니다. 그에 비하면 태양계는 한없이 펼쳐진 모래밭에 있는 모래 한 알 정도의 크기밖에 되지 않는 거지요. 정말 우주는 어디까지 뻗어 있는 걸까요?
은하수가 한 줄로 모여있는 이유는 무얼까요?
성운의 회전 속도가 빨라질수록 모양이 점점 납작해진다고 해요. 그럼 그 모습을 유ㅟ에서 보면 넓게 퍼져 있을 테고, 옆에서 본다면 아마 얇은 줄처럼 보일 거예요. 우리가 보는 은하수는 바로 옆에서 본 모양이랍니다.
은하 한가운데를 ‘중심핵 원반’이라고 불러요. 거대한 가스 구름들이 원반 모습을 하고 있지요. 이 가스로부터 은하가 생겨났는데 지금도 젊은 별들이 태어나고 있답니다. 중심핵 근처에는 주로 나이 든 별들이 모여 있어요. 이를 가리켜 ‘구상 성단’이라고 부르는데, 우주와 은하의 나이를 알 수 있는 중요한 자료랍니다. 우리 은하에는 약 100개 정도의 구상 성단이 있다고 해요. 기다란 별의 무리는 한가운데에서 차츰차츰 퍼져 나가 휘어진 나선 모양을 만들기 때문에 ‘나선팔’이라고 불러요. 이 나선팔 안에는 수십에서 수백 개의 젊은 별들이 불규칙하게 퍼져 무리를 이루고 있어요. 이것을 ‘산개 성단’이라고 부릅니다.
은하의 나선팔 사이에는 별이 보이지 않는 어둠도 존재합니다. 그러데 신기한 건 어두운 부분이 비어 있는 것이 아니라 검은 물질로 가득 차 있다는 겁니다. 이를 ‘암흑 물질’이라고 부릅니다. 이름만 들어도 무시무시하지요? 아직까지 암흑 물질이 무엇으로 이루어졌는지는 밝혀지지 않았어요. 천문학자들은 암흑 물질을 분석할 수 있다면 빅뱅을 비롯한 우주의 신비가 풀릴 것이라고 기대하고 있지요.
우리가 사는 태양계가 은하의 한 부분이라는 걸 알아낸 사람은 300여 년 전의 천문학자 프레드릭 허셜입니다. 바로 천왕성을 발견한 사람이지요. 그 이후 20세기 초까지 사람들은 은하가 하나밖에 없는 줄 알았어요. 은하가 곧 우주라고 생각했던 거지요. 그런데 종종 별들 사이로 희미하게 반짝이는 구름들이 보였어요. 그 구름이 무엇인지는 아무도 몰랐지요. 사람들은 대부분 은하의 한 부분인 가스 구름이라고 생각했어요. 하지만 미국의 천문학자 허블만은 달랐어요. 그는 그 구름을 계속 관찰했고, 결국 그 구름이 별들로 가득한 또 다른 은하라는 사실을 밝혀 냈습니다.
그 후 과학자들이 연구한 결과에 따르면, 우주에 존재하는 은하는 모두 1400억 개나 된다고 합니다. 우리가 종종 이야기하는 안드로메다 역시 외부 은하 가운데 하나이지요. 우리 은하와 비슷한 데다 가장 가깝게 마주하고 있기 때문에 많은 천문학자가 연구하고 있답니다. 거리가 약 200만 광년 정도라고 해요.
예성과 유성은 어떻게 구분할까요?
보통 별자리는 맨눈으로 보았을 때 가장 아름다와요. 하지만 천체 망원경으로 봤을 때 그 아름다움을 드러내는 것들도 있어요. 바로 가스 구름인 성운과 별 모임인 성단입니다. 대표적인 게성운이나 염소자리 구상 성단 등을 천체 망원경으로 볼 때 시간 가는 줄 모른답니다.
긴 얼음 꼬리를 빛내며 하늘을 가로지르는 혜성 역시 아름답기로는 둘째가라면 서럽답니다. 옛날에는 나라에 좋지 않은 일이 생길 징조라고 해서 두려워했지만, 요즘은 언제 오나 기다리는 사람들이 있을 정도이지요. 가끔 혜성과 유성을 헷갈려하는 사람이 있는데요. 혜성은 얼음으로 되어 있고, 태양의 중력에 이끌려 긴 포물선 궤도를 그리며 움직입니다. 가장 유명한 혜성인 헬리 혜성은 약 75년마다 한 번씩 지구 근처를 지나가는데, 혜성 치고는 굉장히 빠른 주기에 속합니다. 다른 혜성들은 몇 천 년에 한 번씩 나타나기도 해요. 헬리 혜성이 마지막으로 지나간 때는 1986년이고, 따라서 2061년 여름쯤이면 다시 볼 수 있습니다.
유성은 순우리말로 별똥별이라고 부릅니다. 종종 우주를 떠돌던 먼지나 암석들이 지구의 중력에 이끌려 다가오는 경우가 있는데, 그때 대기권과 마찰을 일으켜 불타올라 빛을 내는 것이 바로 유성입니다. 가끔 ‘유성 쇼’가 펼쳐지기도 하는데, 혜성에서 떨어져 나온 먼지 입자들이 지구를 향해 날아오는 걸 말합니다. 물론 비가 쏟아지듯 내리는 유성을 기대했다가 실망하는 경우가 많지만, 별똥별이 떨어질 때 소원을 빌기 위해 기다리는 것도 무척 신나는 일이랍니다.
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