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오지를 탐험하거나 대양을 항해하던 옛사람들에게 가장 중요한 일 중 하나가 자신의 정확한 위치를 파악하는 것이다. 항해자의 경우 배에 실을 수 있는 식료품의 양과 신선한 야채, 과일의 보존기한은 한정적이어서 물의 행성 지구의 망망대해에서 위치를 파악해 목적지까지 정확한 항해를 하지 못하면 굶주림이나 괴혈병으로 죽거나 느닷없이 나타나는 암초나 육지 등에 충돌하여 좌초하는 운명을 피할 수 없는 절체절명의 문제였다.

▲ 2005년 12월 25일 새벽, 그랜드캐년의 북쪽하늘. 달빛에 계곡의 모습이 나타났다.
ⓒ 예천천문대

항해자들의 오랜 길잡이, 북극성

15세기 말 뛰어난 항해가 콜럼버스조차 지구상에서 위치를 제대로 파악하지 못해 아메리카의 섬에 도착하고도 인도의 서쪽에 온 것으로 여겨 서인도제도라고 이름을 붙였을 정도였다. 과거 항해자를 비롯한 통치자들은 지구상에서 위치를 알아낼 수 있는 방법을 찾기 위해 갖은 방법을 동원하였으며 포상금을 걸고 장려하기도 하였다.

많은 사람들의 노력 끝에 지도와 나침반, 성도(星圖), 시계, 별위치측정기 등을 갖추면 지구상 어디에서라도 관측자의 정확한 위치를 파악해 안전한 항해를 할 수 있게 되었다. 물론 요즘은 GPS 위성신호수신장치만 있으면 한눈에 경도와 위도를 파악할 수 있는 세상이다.

북극성은 다른 여러 기구가 없더라도 구름이 없다면 간단하게 북쪽을 찾을 수 있도록 해준다. 북극성의 방향이 바로 북쪽이며 북극성의 지표고도가 바로 관측자의 지구상에서의 대략적인 '위도'가 된다. 북극성을 관찰함으로써 북의 방향과 위도 두 가지 요소를 알 수 있는 것이다. 그만큼 중요한 역할을 해 온 것이 북극성이다.

이런 중요성과 아울러 현대천문학에서도 북극성은 중요한 역할을 하고 있다. 지난 1월 9일 미국의 하버드-스미소니언 천체물리연구소(CfA)는 허블우주망원경(HST)을 이용하여 북극성의 두 번째 동반별을 발견하였음을 발표하였다. 즉, 북극성은 세 개의 별로 이루어진 세계인 것이다.

▲ 허블우주망원경(HST)으로 촬영한 북극성과 두번째 동반별
ⓒ Greg Bacon (STScI)
북극성의 첫 번째 동반별은 작은 망원경을 이용하여 쉽게 관찰할 수 있으나 이번에 발견된 동반별은 지구상의 관측자가 볼 때 북극성과 불과 0.2초각(보름달 지름의 약 9천분의 1에 해당)밖에 떨어져 있지 않은데다가 북극성은 태양보다 평균 2천 배 이상이나 밝고, 덩치가 큰 초거성이며 그 크기도 변화하는 세페이드형 변광성이라 옆에 붙어 있는 동반별은 상대적으로 작고 어두워 검출해 내기가 쉽지 않았던 것이다.

지구에서 약 430광년 떨어져 있는 두 별은 서로 약 32억km 떨어져 있다. '별'인 태양과 '행성'인 명왕성과의 평균거리가 59억km임을 감안하면 북극성계의 두 별은 붙어 있는 것이나 다름없다. 사람들과 마찬가지로 별의 세계에도 쌍둥이, 세 쌍둥이와 그 이상의 쌍성계 또는 다중성계가 많다.

이번 발견의 중요성은 북극성의 두 번째 동반별을 관찰했다는 의미뿐만 아니라, 이 쌍성계를 관찰함으로써 두 별의 질량을 알아낼 수 있고 또 이렇게 알아낸 북극성의 정확한 질량을 이용하여 별과 은하의 거리를 측정하는 자료로 아주 유용하게 사용할 수 있다는 것이다.

북극성은 스스로 팽창과 수축을 반복하며 밝기가 가장 일정하게 변하는 세페이드형 변광성의 하나이며, 지구에서 가장 가까운 세페이드형 변광성이다.

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