광학망원경·전파망원경 이용 별에서 나온 빛의 신호 탐지
겉보기의 밝기와 실제 밝기 차이 비교해 거리 계산
미국 항공우주국(NASA)이 17일 공개한 안드로메다은하의 모습은 지난해 12월 우주로 쏘아 올린 광역적외선탐사망원경이 촬영한 것으로, 별들이 내뿜는 적외선을 감지해 선명한 영상으로 기록한 것이 특징이다. 본지 2월 19일자 보도안드로메다은하는 우리 은하에서 250만 광년 떨어진 곳에 있다. 가스와 먼지가 아닌 실제 별들이 모여 구성된 은하다. 흔히 은하를 별들의 도시라 부른다. 태양계가 속한 우리 은하만 해도 별이 1000억개 이상 있다.
우주에는 이런 은하들이 무수히 많다.
1970~80년대 큰 인기를 끌었던 만화영화 '은하철도 999'에서 주인공 철이가 영원한 생명을 얻기 위해 가는 목적지가 안드로메다은하다.
- ▲ 사진의 안드로메다 은하 외에도 우주에는 100억개 이상의 은하가 있는 것으로 천문학자들은 추정한다. 태양계가 속한 우리 은하만 해도 그 안에 1000억개 이상의 별이 있다. 이에 비하면 지구와 인류는 점 하나로 표현할 수 없을 정도로 미미한 존재다 AFP
물론 북반구에서만 볼 수 있고 도시보다는 공기가 맑은 산골에서 관찰이 가능하다. 직접 가보지도 못했는데 안드로메다은하가 250만 광년 떨어져 있다는 것을 어떻게 알 수 있을까.
천체로부터 지구에 도달하는 대표적 신호가 빛이다. 어떤 물체를 본다는 것은 거기에서 나온 빛이 우리 눈에 들어오는 것을 뜻하므로, 별이 보이는 것도 거기에서 나온 빛이 우리 눈에 전달된다는 것이다. 이런 빛의 신호는 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선뿐 아니라 짧은 파장의 엑스선이나 감마선, 파장이 긴 라디오파 등도 포함된다. 눈에 보이는 빛을 탐지하는 것이 광학망원경이고 라디오파 등을 탐지하는 게 전파망원경이다.
이런 관측 장치로 빛을 분석해 온도나 구성원소 등을 파악할 수 있다. 어떤 천체에서 청록빛이 나왔다면 수은 성분이 있다는 등으로 파악하는 식이다. 거리를 계산하는 핵심요소는 천체에서 나오는 빛의 밝기다.
별의 겉보기 밝기와 실제 밝기의 차이를 비교해 별에서 나온 빛이 지구까지 오는 동안 밝기가 얼마나 감소했는지를 계산해 거리를 파악한다. 이때 기준이 되는 별이 변광성(變光星)이다. 밝기가 주기적으로 변하는 특징이 있다.
변광성에 대한 실제 밝기와 겉보기 밝기의 관계식이 있어 표준거리를 측정하는 데 활용된다.
변용익 연세대 천문우주학과 교수는 "촛불을 켜 놓았을 때 가까이 있으면 밝게, 멀리 있으면 어둡게 보이지만 실제 밝기는 같고, 빛의 밝기는 거리의 제곱에 반비례하는 원리 등을 이용하면 실제거리를 계산할 수 있다"고 말했다.
미 항공우주국이 공개한 사진처럼 우주에서 적외선망원경이 직접 찍은 안드로메다은하 사진은 광학망원경으로 찍은 것보다 선명하다. 가시광선은 은하의 먼지 등의 영향도 받고 빛이 중간에 흡수되기도 해 대기권 밖에서 찍은 것이 더 뚜렷하다.
1광년은 9조4600억㎞다. 빛은 지구 7바퀴 반에 해당하는 30만㎞를 1초에 갈 수 있는데 이런 속도로 250만년을 가야 안드로메다은하에 도달한다는 얘기다. 지금 우리가 보는 안드로메다은하는 250만년 전의 모습인 셈이다.