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[자료탐사] 우주에서 발견된 가장 큰 별, 가장 밝은 별, 태양계(지구)에서 가장 가까운 별, 가장 먼 별
 양기용 기자 (발행일: 2019/03/24 13:59:26)

[자료탐사] 우주에서 발견된 가장 큰 별, 가장 밝은 별, 태양계(지구)에서 가장 가까운 별, 가장 먼 별
-SPn 서울포스트, (마이 네임 이스) 량기룡(梁奇龍) 기자

 

※ (필자 개인적인 생각으로) 우주에 관한 모든 논리적 자료,숫자는 믿을 대상이 아니라 추상적 공상의 대상이다. 밤하늘의 별을 노래하듯 '낭만'적 시선만이 진실에 가깝다. 낭만(Romance로맨스,로망스)이란 공상적,소설적,허구적,감성적 에 어원이 있다. - [낭만주의(浪漫主義, Romanticism)]

 

우주의 별을 헤며 무한한 꿈을 꾸었던 낭만주의자 필자가 우주를 비현실, 매우 관심이 많았던 SF적 공상과학을 이젠 허구 로 본 데는 여러 이유가 있다. 기다렸던 외계인도 외계생명체도 UFO도 나타나지 않았다. 나이도 들어서겠지만, 그런 것에 정신 홀리기엔 우리들 인생은 너무 짧다고 생각되기 때문이다, 부질없는 생각이라고까지는 아니지만.

 

인류의 우주에 관한 과학적인 관찰의 역사는 채 100년도 안된다. 때문에 앞으로 과학적 발달로 우주의 개념은, 위 제목에서 정의한 것보다 훨씬 많은 새로운 것들이 발견될 것. 특히, 관측 가능한 가장 밝은 별이나 가장 먼 별은 계속 바뀔 것이다. 기사 하단부, 별이 발견된 애매한 기사들 참고 바람.

 

★ 가장 큰 별 : 방패자리 UY(UY Scuti, 지구와 약 9500 광년 거리)

★ 가장 밝은 별 : 육안(겉보기등급,안시등급)으로 시리우스(Sirius, 지구와 8.7광년), 절대등급으로는 'R136a1' (지구로부터 약 16만 광년)

★ 가장 가까운 별 : 센타우루스자리 프록시마(영어: Proxima Centauri 또는 Alpha Centauri C, 프록시마 센타우리, 알파센타우리 C별, 지구로부터 약 4.3광년, 켄타우리)

★ 가장 먼 별 : 육안으로 또는 광학기기를 빌어도 기본적,이론적으로 규정이 불가능하다. 220만 광년 떨어진 안드로메다은하도 육안으로는 별로 보이기 때문. 광학기기로는 퀘이사(Quasi-stellar Object, Quasar 준항성체, 지구로부터 6억~280억 광년에 분포, 140억 광년 설)를 가장 먼 별로 천문학에서 정의하고 있다.

 

↑ 2018년 2월, 미 항공우주국(NASA)은 무인탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 촬영한 천체 사진. 사진 속에서 밝게 빛나는 점의 정체는 우리가 살고있는 지구, 그리고 그 옆 작은 점은 달. 촬영당시 지구와 오시리스-렉스의 거리는 3950만㎞로 지구와 달의 거리보다 100배 정도.


우주에 관한 상상이 영화나 소설로 등장해 화제가 된 것은 매우 많다. 수 년 전 별로 허접한 인터스텔라(Interstellar , 2014제작)라는 영화가 우리나에서1000만 관객을 넘은 것이 의외였는데, 뒷면에는 자식교육에 동원된 부모들의 힘이었단다. 우주는 신 처럼 극기복례 수행수단으로 쓰일 수 있다. 외계인, 외계생물,UFO 등은 존재할 수도 있고 없을 수도 있다. 우주에는 우리은하같은 은하가 1000억개, 각각의 은하에는 태양과 같은 별이 1000억개 쯤 있다고 학계는 보고 있으나, 이 역시 검증을 할 수 없는 가설일 뿐이다. 또 우리은하에 지구형 행성은 20억개나 된다는 가설을 세워 생명체 존재설을 증명해 나가는데, 필자가 보기엔 다 '상상일 뿐'이다. 우리는 외계인을 체험하지 못하고 있다.  

 

우주에는 '나'라는 인간 외에 아무 것도 존재하지 않는다,고 봄이 타당하다. 지구에서 가장 가까운 별까지는 빛의 속도로 4년을 가야한다. 빛의 속도로 4년을 이동하는 물체는 빛 외에 존재하지 않는다. 따라서 4년 너머 '프록시마 센타우리' 별에 지구와 똑같은 행성이 있다해도 거기의 생명체가 우리 눈에 보이기는 불가능하단 얘기다. 어떤 생명체나 물체가 수 백년, 수 천년을 의도적으로 이동하여 지구에 도달하겠는가.

 

지구는 46억년 전에 생겼다. 인간의 조상인 인류가 탄생한 것은 수 만년 전, 지구가 문명화 된 것은 고작 1만 년 전, 소크라테스,공자,예수는 2000여년 전, 100년 전 지구상에는 여성에게 피선거권이 없었고, 현재의 물질문명이 정립된 것도 100년이 안된다. 100년동안 지구는 너무 많이 변했다. 앞으로 몇 년을 버틸지 모른다. 또한 지구의 명운과 상관없이 우주에서 인간의 존재는 아무 의미조차 없다. 지구도 태양도 우리은하도 무의미한 티끌에 불과하다. 그러나, 그 무의미한 것에 의미를 부여한 것이 인간이기도 하다.     

 

인간이 왜 궁금증을 들어 한계가 없는 우주개발에 열을 올릴까. 그건 기술력이고 기술력은 언젠가 주변 인간들, 주변환경과 싸워 혼자 살아 남기 위한 '무기기술과 군사력 증강'이다. 결국 태양이나 지구의 생명력이 다하면 다 사라지겠지만.   

 

↑ 금성(비너스Venus,샛별)의 공전과 위치에 따라 달처럼 변하는 모습 자료

 

전에 우연히 우리 은하 크기 와 우주 크기를 살펴본 적이 있다. 우주에 존재하는 별은 측정값이 다 달라(엄밀히 측정하기 어려워) '대략적인 숫자에 불과하다는 전제'를 꼭 달아야 한다. 우주의 나이가 137억년이고 우주의 크기는 반지름 약 200억광년(지름 약 400광년)이 우리가 측정이나 상상 가능한 공간이다. 이는 빛의 속도를 넘어선 그 무엇도 보여지지 않기 때문이다. 우주는 빛의 속도 두배 쯤으로 팽창하고 있다고 한다. 또한 이론과 상상과 모든 계산으로 우주의 크기를 반경 465억-직경 930억광년으로 넓힌 경우도 있다. 어쩜 우주(천지)를 신이 창조했다는 것만큼 허무맹랑한 소리다. 우주 전체도 공모양이라고하나 이는 어디까지나 과학적으로 360도 관측가능한 우주에 개인의 상상력을 더한 가설일 뿐, 우주의 크기도 실제로는 상상조차 불가능한 무한 공간이며 태고부터 연기가 계속 피어나가는 양태 또는 사과나무가 생장하는 모양일 것이다.

자, 지구에서 밤하늘에 있는 별(태양과 같은 자체 발광 항성恒星)을 우리가 광학기기 없이 육안으로 셀 수 것은 6000개, 지평선 위 별만 관측할 수 있기 때문에 3000개 정도. 우리은하에는 태양과 같은 별(항성)이 1000억개 이상, 우주에는 우리은하같은 은하가 1000억개 이상 존재한다고 한다. 우리가 흔히 샛별 이라고 부르는 금성은 별이 아니라 태양에 의해 존재하는 행성이며, 지구 등과 함께 그냥 천체로 불린다. 행성(行星)·혜성(彗星)·유성(流星) 등에도 '성(星)'자가 붙으나 별은 아니다.

 

↑ 태양과 지구와 시리우스 밝기 비교 사진 자료

 

태양(항성)의 행성인 금성은 샛별의 크기는 지구와 비슷하다. 달 모양 - 초승달,그믐달,반달,보름달 등 형태로 변한다. 태양을 공전하면서 태양빛을 받은 면이 궤도마다 각기 달리 보이기 때문이다. 금성은 지구와 가장 가까운 행성으로, 천체에서 태양, 달 다음으로 밝게 관측된다.

항성(자체적으로 빛을 내는, 이른바 '별') 중에서는 광학기기 없는 겉보기등급(실시등급,안시등급)으로 시리우스(Sirius, 큰개자리 의 알파(A) 별이 가장 밝게 관측, 태양보다 24배 밝다. 태양에서 8.6광년 거리로 항성계에서 5번째, 별로는 7번째 가깝다. 한국과 중국에서는 천랑성(天狼星)이라고 부른다.

[※ 시리우스 도 A,B 두 개 의 별이다. 또 알파센타우리 별자리 항성은 3개. 센타우리(센타우루스) 별자리는 태양에서 가장 가까운 알파센타우리 별자리, 멀리 베타센타우리 별자리가 있다. - 별자리는 알파.베타α,β...순으로, 별자리 내 별 순서는 A,B,C... 로 표기. 예: α센타우루스자리 프록시마(영어: Proxima Centauri 또는 Alpha Centauri C)는 적색 왜성으로 센타우루스자리 알파의 동반성). α(A).β(B). 모두 그리스 어 알파,베타.. 로 읽는 것이 통상임]  

 

↑ 카시니-하위헌스호가 토성에서 찍은 알파 센타우리 A, B의 모습. ⓒ자료
↑ 두 밝은별 중 왼쪽은 알파 센타우리A , 오른쪽이 알파센타우리B, 그리고 빨간 선 안이 적색 왜성 '프록시마 센타우리'. 이 프록시마 센타우리 별이 지구와 가장 가까운 4.3광년쯤 떨어져 있다. ⓒ자료
↑ 두 밝은별 중 왼쪽은 알파 센타우리A , 오른쪽이 알파센타우리B, 그리고 빨간 선 안이 적색 왜성 '프록시마 센타우리'. 이 프록시마 센타우리 별이 지구와 가장 가까운 4.3광년쯤 떨어져 있다. ⓒ자료

 

겉보기등급(안시등급眼視等級) : 단순히 광학기기없이 육안(肉眼 맨눈)으로 관찰했을 때 밝기.

 

'천체는 등,등급이 낮을수록 밝다' : -10등성(등급).. 1등성(등급).. 6등성(등급).. 10등성(등급) 순서
겉보기등급이 낮다 = 밝다
절대등급이 낮다 = 밝다

 

- 겉보기등급 - 육안으로 관측가능한 가장 밝은 별(순서) - (1.태양), 2.시리우스, 3.카노푸스, 4.알파센타우리, ...

- 겉보기등급 - 육안으로 가장 밝은 천체(순서) - (1.태양, 2.달, 3.금성, 4.화성, 5.목성, 6.수성), 7.시리우스, 8.카노푸스, 9.알파센타우리, (10.토성), ...

 

별에도 밝기에 따라 등급(magnitude)이 낮을수록(-) 밝고, 높을수록(+) 어둡다. 별에 등급을 매긴 최초 사람은 그리스의 천문학자 히파르코스(Hipparchos, BC 160?~125?)로 그는 약 800개의 별의 위치와 밝기를 6개의 등급으로 분류하였다. 이것을 2세기 그리스 천문학자 프톨레마이오스 가 개선하였고, 이후 망원경을 이용하여 별의 밝기를 결정짓기 전까지 척도로 사용되었다. 이 등급은 육안으로 흐릿하게 보이는 별을 6등성, 가장 밝게 보이는 별을 1등성으로 표시한 것이다.

약 2천 년이 지난 1856년 포그슨(Norman Robert Pogson, 1829~1891)은 객관적인 기준을 정하여 각 등급의 밝기 사이를 2.5(2,512)배로 정하였다. 즉 1등성 별의 밝기가 6등성 밝기의 100배(2.5×2.5×2.5×2.5×2.5)와 같다고 주장한 허셜(독일, 프레더릭 윌리엄 허셜 Frederick William Herschel, 1738년 11월 15일~1822년 8월 25일) 의 주장을 인정하고 그 척도를 정량화하였다. 이후 망원경의 관측을 통해 +6.0보다 큰 (+)값을 가지는 어두운 별들과 (-)등급의 매우 밝은 별들이 발견되어 등급의 척도가 확장되었다. +25등급까지가 허블 우주망원경의 한계 등급이다.

 

 

겉보기등급이 가장 낮은 천체는 태양.


+ 태양: -26.8 등급
+ 보름달: -12.5 등급
+ 금성: -4.6 등급

화성
+ 목성: -1.6 ~ -2.9 등급
+ 수성: -1.9 등급
+ 시리우스: -1.4 등급  등등

카노푸스

알파센타우리

토성

 

절대등급 : 모든 별들을 10pc(32.6광년) 거리에 두었다고 가정했을 때의 겉보기등급으로 별의 본질적 밝기. 예로, 태양은 겉보기등급이 -26.8등급으로 가장 밝지만 절대등급으로 환산하면 5등급 정도로 어두운 별이다. 반면, 북극성은 겉보기등급이 2등급이지만 절대등급이 -3.7등급으로 실제 태양보다 2200배나 밝고 800광년 떨어져 있다.  [*1파색(PC-parsec)=3.26광년]

 

 

★ 가장 밝은 별

 

겉보기등급으로는 태양이지만, 절대등급으로는 'R136A1'이라고 명명된 별이다. 태양으로부터 16만광년 거리에 있으며 무게는 태양보다 256배, 밝기는 태양보다 870만배. 태양(겉보기등급 -26.8, 절대등급 4.75)보다 8,700,000배 밝은 'R136a1' 은 겉보기등급 12.77, 절대등급 -12.6 이다.

 

좌측에서 우측으로: 평범한 적색 왜성, 태양, B형 주계열성, R136a1

 

별 중 우리 태양계의 태양 다음으로, 

-겉보기등급(안시등급)으로 시리우스(Sirius, 지구와 8.7광년 거리)라는 별이 가장 밝은(등급이 가장 낮음) 것으로 알려져 있다. 시리우스 는 큰개자리의 알파(α)별로 시리우스알파, Sirius A, Sirius α 라고도 쓴다.

- 절대등급으로는 우주에서 발견된 가장 밝은 별은, 황새치자리 'R136A1(−12.6등급)'이라고 명명된 항성으로 태양으로부터 16만광년, 무게는 태양의 256배, 밝기는 태양보다 870만배 라고 한다.)


환한 보름달의 경우는 -12.6등급이며 천왕성이 가까울 때 5.5등급이 된다. 우리 눈에 보이는 별 중 가장 밝은 것은 태양이고, 그 다음으로 밝은 별은 시리우스로 겉보기 등급이 -1.5이다. 이 별이 밝은 이유는 지구로부터 8.6광년 거리라는 비교적 가까운 곳에 위치해 있고, 시리우스 자신이 내뿜는 빛의 양이 태양의 23배에 달하기 때문이다.

눈으로 보이는 별의 밝기와 실제로 별이 내뿜는 밝기는 다르다. 아무리 밝은 별이라도 그 거리가 너무나 멀면 어두워 잘 보이지 않고, 아무리 어두운 별이라도 가까이 있다면 상당히 밝게 보일 것이다. 그렇기 때문에 눈으로 봤을 때 얼마나 밝은가를 표시한 것을 겉보기 등급(實視等級, apparent magnitude 안시등급 眼視)이라 하고, 그 별의 실제 밝기를 절대 등급(絶對等級, absolute magnitude)이라 한다.


절대 등급이 마이너스인 별들의 실제 밝기는 어마어마하게 밝다. 작은곰자리 감마별 페르카드(pherkad)는 태양과의 거리가 약 480광년, 베타별 코카브(Kochab)는 태양과의 거리 약 126광년, 제타별은 약 375광년, 이타별은 약 100광년 등, 매우 멀리 떨어져 있다. 이렇게 멀리 떨어져 있는데도 불구하고 관찰할 수 있는 이유는 이들이 실제로 태양보다 적어도 100배, 많으면 1만 배 이상 밝기 때문이다. 뿐만 아니라 태양보다 10배, 100배, 1,000배 정도 크기를 가진 별들이기 때문에 별빛이 지구에 도달할 수 있는 것이다.

우리가 볼 수 있는 별 중에 가장 밝은 것은 시리우스(Sirius)지만 오리온자리의 리겔(Rigel)은 심지어 4,000개의 태양이 그 안에 들어 있는 것과 같은 광도를 낸다. 베텔게우스(Betelgeuse)는 태양의 600배나 되는 크기와 6만 배나 되는 광도를 낸다. 그러나 이들도 용골자리의 별인 에타카리나(Eta Carinae) 별에 비하면 이야깃거리가 안 된다. 이 별의 광도는 500만 개의 태양을 합한 정도인 것으로 알려져 있으며, 앞으로 더 밝은 별이 발견될 것이다.

 

 

★ 가장 큰 별

 

광학기기로 관측가능한 가장 큰 별, 반지름에 있어서 발견된 별들 중 최고로 큰 것은 '방패자리 UY(UY Scuti)' 이다.


위키백과에 따르면, 지금까지 가장 크게 관측된 별은 '방패자리 UY(UY Scuti)'. 방패자리 UY는 방패자리 방향으로 지구로부터 약 9500 광년 떨어져 있는 적색 초거성 또는 극대거성이다. 이 별은 지금까지 알려진 항성 중 그 반지름이 가장 큰 것이다. 구체적인 크기는 태양 반지름의 1708배(약 8천문단위, 12억 킬로미터) 정도. 발견된 극대거성 중에서는 지구에서 가까운 편이다. 이 별을 태양계 중심에 태양 대신 놓으면 목성까지 먹힐 정도이다. - 태양의 지름은 약 139만km, 반지름은 약 70만km.

 

이전까지는 'VY Canis Majoris'였다. 큰개자리 VY(VY Canis Majoris, VY CMa)는 큰개자리에 있는 항성이다. 이 별은 19세기 초 제롬 랄랑드의 성표에 처음으로 등장한 이래 주목받아 온 천체. 현 시점에서 이 별은 물리적 부피가 매우 큰 항성의 반열에 들어가며 한때 관측사상 가장 거대한 것으로 인정받기도 했다. 그 반지름은 태양의 최소 1300배 ~ 최대 1540배(평균 1420배, 13.2 천문단위, 19억 7664만 킬로미터)이다. 지구로부터 약 3900 광년 떨어져 있다.

 

큰개자리 VY와 태양의 크기 비교
태양과 비교한 방패자리 UY의 크기
태양과 비교한 방패자리 UY의 크기

 

★ 가장 가까운 별

 

 센타우루스자리 프록시마(영어: Proxima Centauri 또는 Alpha Centauri C, 프록시마 센타우리, 알파센타우리 C별),  왜성(dwarf star 矮星) : 광도와 질량 및 크기가 평균 또는 평균 이하인 별. 태양도 왜성 이다.

 

★ 가장 먼 별 : 기본적으로 육안으로든 광학기기로든 먼 별의 개념은 정립이 불가능하고 정의하는 것도 모순을 안고 있다.

 

퀘이사(Quasar) 는 너무 멀리 있기에 딱 별,은하,성운,무슨 물질 등은 별 의미가 없을 것 같을 정도로 규정하기도 불가능하다. 현재는 퀘이사 가 천체 여러 좌표로 쓰이기 때문에 그렇게 인정한다. 또한 아래에서 참고한 기사들에서 보듯, 광학기기의 발달로 수 년 내 현재의 정의는 크게 변하기 마련이다.

 

☆ 퀘이사(Quasi-stellar Object, Quasar 준항성체)

퀘이사 는 지구에서 광학기기로 관측할 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체로서 수 십억광년 떨어져 있는 은하. 지구에서 안드로메다 은하처럼 하나의 별로 보이지만 별이 아니기에 준항성체라고 부른다. 20만 개 이상 발견되었으며, 지구로부터 수십억 광년 떨어진 거리에 있는 활동성 은하의 핵으로서 블랙홀로 빠져 들어가는 물질의 중력에너지 때문에 태양보다 수 조배나 밝으며 고정되어 있으므로 우주공간상 위치측정의 기준이 된다. (지구에서부터 아주 멀리 떨어져 있고 그 크기가 매우 작아 보이기 때문에, 천구좌표계를 결정할 때 기준점으로 쓰인다.) 거리가 대략 6억~280억 광년에 분포, 140억광년 설도 있음.

 

★ 육안으로 볼 수 있는 가장 먼 별 은 규정하기 불가능, 지구의 육안 좌표역할을 하고 있는 북극성(폴라리스)은 800광년 떨어져 있다.

 

참고 : 광학기기로 지금까지 발견된 별 중 지구에서 가장 먼 별은 'GRB 090429B', 131억4000만 광년 거리, 이전엔 우리 은하로부터 77.5광년 떨어진 별 'ULAS J0744+25',  또 패트릭 켈리 미국 캘리포니아버클리대 교수가 이끄는 미국과 일본 공동 연구팀은 허블 망원경을 이용해 50억 광년 떨어진 MACS J1149+2223이란 은하계를 관측하다가 이 청색  초거성을 발견, '이카루스(Icarus)'라고 이름을 붙였다.

 

한편, 'GRB 090429B'로 명명된 별은  미국 항공우주국(NASA)의 스위프트 우주망원경으로 발견된 시점은 2009년. NASA가 제작한 스위프트 우주망원경은 우주 천체 연구를 위해 지난 2004년 인공위성에 실려 우주로 올라갔다.

과학자들은 스위프트 우주망원경이 포착한 GRB 090429B의 자료를 분석하는 데 시간이 걸려 최근에야 이 별이 지구로부터 무려 131억4000만 광년(光年)이나 떨어져 있다는 사실이 확인됐다고 밝혔다. 1광년은 빛이 1년간 여행하는 거리로 약 9조4600억㎞이다.

BBC, USA투데이를 비롯한 외신들은 UC버클리의 안토니노 쿠치아라(Cucchiara) 박사가 주도한 연구진이 발견한 GRB 090429B가 지구에서 131억4000만년 떨어진 곳에 있어, 현재까지 확인된 바로는 지구에서 가장 먼 곳에 있는 물체로 인정받았다고 25일 일제히 보도했다.

연구진은 관련 성과가 국제학술지 '천문학지(Astrophysical Journal)'에 게재된다는 승인을 이날 받았다. 기존에 지구에서 가장 멀리 떨어진 별과 지구와의 거리는 130억700만 광년이었다.

연구진은 GRB 090429B가 우주 빅뱅 이후 5억2000만년인 시점에 발산한 전자기파를 스위프트 우주망원경으로 포착해 이번 성과를 만들었다.

과학자들은 별빛이 보이지 않을 정도로 멀리 떨어진 곳의 거리를 측정할 때 '도플러(Doppler) 효과'를 사용한다.

 

[수집·정리·편집]= ▣ 본지 발행인 (양기용 기자)


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