우주 속의 신비로운 별, 첫번째 이야기

하늘에서 빛나는 거대한 가스 덩어리. 우주에는 수많은 별이 있다. 지구의 모든 사람이 중복되지 않게 별을 센다고 가정했을 때, 한사람이 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. 별은 보이는 모습과는 달리 거대한 천체이다. 태양은 중간 정도 크기의 별이지만, 그 지름은 지구 지름보다 100배 이상 크다. 아주 큰 별들은 지구와 태양 사이의 공간을 채우고도 남는다. 이런 별의 지름은 태양의 지름보다 1,000배 정도 크다. 그러나 지구보다 작은 별도 있다.

지구에서 보면 아무리 큰 별이라도 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 작은 점으로 보인다. 태양을 빼고 지구에서 가장 가까운 곳의 별은 40조 km 떨어진 거리에 있다. 이 별까지는 가장 빠른 제트비행기로 가더라도 100만 년이 걸린다. 그러나 이처럼 먼 거리도 가장 멀리 있는 별에 비하면 10억분의 1에 지나지 않는다. 별은 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, 멀리 있지만 뚜렷하게 보이는 꽤 밝은 별도 있다.

별은 주로 수소와 헬륨 기체로 이루어져 있다. 별의 내부에서는 핵융합 반응으로 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.

별은 대부분 약 100억년 전부터 빛나기 시작했다. 그러나 지금도 새로운 별이 우리은하와 다른 은하의 가스와 티끌 구름 속에서 만들어지고 있다. 태양도 약 46억년 전에 회전하는 가스와 티끌 덩어리가 모여서 형성이 되었을 것이다.

1)별의 개수

우주에 얼마나 많은 별이 있는지는 정확히 알 수 없지만, 날씨가 좋으면 어두운 밤하늘에서 우리가 볼 수 있는 별은 3,000개 정도이다. 1년 동안 지구에서 볼 수 있는 별을 모두 합치면 6,000개 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 60만개 정도의 별을 볼 수 있다. 큰 망원경으로는 수십억개에 이르는 별과 10억개가 넘는 은하를 알아볼 수 있다.

2) 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 태양보다 최대 약 600배까지 더 큰 별이다. 가장 큰 초거성의 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, 시리우스, 직녀성 등이 있다 백색왜성과 중성자별은 크기가 작은 별에 속하며, 특히 중성자별은 지름이 약 20km 정도이다.

 

3)별까지의 거리

태양은 지구에서 약 1억 5000만 km 떨어진 거리에 있다. 태양에서 가장 가까운 별인 센타우루스자리의 프록시마는 지구에서 약 40조km 떨어져 있기 때문에 바늘 끝만 한빛으로 보일 뿐이다. 천문학자들은 '광년'이라는 단위를 사용해서 별 사이의 거리를 측정한다. 예를 들어 센타우루스 자리의 프록시마는 태양에서 4.3 광년 거리에 있다.
우리은하에 있는 어떤 별은 태양과 지구에서 8만 광년이나 떨어져 있다. 천문학에서 더욱 자주 사용하는 거리 단위는 파섹(pc)으로 1파섹은 3.26광년에 해당한다.
우리은하와 가장 가까이 있는 외부 은하는 20만 광년 정도 떨어져 있다. 아주 멀리 있는 별은 우리은하에서 볓십억 광년이나 떨어져 있는 외부 은하에 속해있다. 태양은 우리은하의 중심에서 약 3만 광년 떨어진 곳에 있다.

 

4)별의 색깔

별의 색깔은 별 표면의 온도를 나타낸다. 별 표면의 온도는 베텔게우스같이 2 정도의 붉은색 별에서 리셀과 같이 28,000℃ 정도의 푸른색 별에 이르기까지 다양하다. 색깔이 다른 별의 표면 온도도 거의 이 범위안에 속한다. 노랗게 보이는 태양의 표면 온도는 5 정도이다. 가장 밝게 보이는 별이라고 해서 가장 크다거나 가장 가까이 있다고 할 수는 없다. 별의 밝기는 별에서 나오는 빛에너지의 전체 양과도 관계가 있기 때문이다.

 

5)별의 종류

천문학자들은 별을 밝기 색깔, 크기에 따라 분류한다. 이런 특징에 따라 분류한 별의 종류에는 주계열성, 거성, 초거성, 백색왜성 등이 있다. 또 밝기의 변화, 동반성의 유무, 전파로 에너지를 방출하는지, 엑스선 또는 다른 형태로 에너지를 방출하는지에 따라 별을 분류하기도 한다. 이런 특징에 따라 분류한 별의 종류에는 변광성과 이중성이 있다. 별은 질량으로도 분류한다. 질량이 큰 별은 매우 밝으며 상대적으로 짧은 일생을 사는데, 격렬한 폭발로 최후를 맞이하기도 한다. 질량이 작은 별은 수십억 년 동안 희미하게 빛나다가 백색왜성으로 조용히 일생을 마친다.