코스모스 8부 : 태양의 자매들
인류는 하늘에 가득한 별들을 지구로 끌어 내렸다.
지상을 밝히는 대신, 소중한 것을 잃었다.
소중한 것
소중한 것은 바로 별이다.
인류가 모닥불을 피우던 시절부터
별과의 관계가 남달랐다.
패턴 인식
우리의 조상들은 수천 세대에 걸쳐,
우리의 삶이 별들에게 달렸다고 생각했다.
인간은 짐승에 비해
딱히 크지도, 빠르지도, 힘이 강하지도 않았다.
그래도 지능만큼은 높았다.
그 가운데 가장 뛰어난 것은 바로 패턴 인식 능력이었다.
조상들은 별들의 움직임이
지구 변화들을 예고함을 알고 있었다.
지금의 영화, TV, 전자기기가 없던 아주 오래전,
상상력을 이야기 하는 것이 무대였던 때.
저 하늘에 떠있는 점들을 그리며,
문화와 지역에 따라 여러 이야기가 생겨났다.
플레이아데스 성단
7개의 별을 눈으로 볼 수 있는,
1억년 전에 탄생한 젊은 성단이다.
7개의 별 하나하나가
우리의 태양보다 약 40배나 더 밝다.
그 가운데, 가장 밝은 알키오네 별은 천배나 밝다.
그래서 사람들은 시력을 별로 측정했다.
6개 보이면 정상,
7개 이상 보는 사람은 전사나 정찰병으로 선발되었다.
그리고 조상들은 세계 곳곳에서 플레이아데스 성단으로
다양한 멋진 이야기들을 만들어 냈다.
별자리 이야기
북미의 카이오아 족의 젊은 여인들은,
별빛 아래서 춤을 추기위해 야영지를 빠져나갔다.
신나게 댄스 파티파티 ♬
아니 왠 곰이 나타났다!
전력을 다해 도망간 여인들은 바위 위로 피했다.
'으허어엉 살려줘..!'
그 말을 들은 바위는 솟아 오르기 시작했다. (!!!)
곰들은 계속 쫓기 위해
바위에 붙었지만 역부족이었다.
오늘 날, 이 바위는 데빌스 타워라고 이름 붙었다.
그리고 예상했듯이 아가씨들은 하늘로 올라 별이 되었다.
미국이 아닌 고대 그리스 인들에게도
이 별들은 '아틀라스의 일곱 딸'로 불렸다.
이번에 자매들은, 곰이 아니라 사냥꾼에게 쫓긴다.
그 유명한 과자브랜드.
초코파이의 아버지 오리온 이다.
일곱 자매들을 염탐하던 오리온.
욕망에 눈이 멀고 말았다.
그는 7년 동안 끈질기게 자매들을 뒤 쫓았다.
지쳐버린 자매들은 제우스에게 도움을 요청한다.
이를 가엾게 여긴 제우스는,
일곱 자매들을 플레이아데스 성단으로 만들었다.
하지만 신들은 변덕이 심했다.
오리온이 전갈에게 쏘여서 목숨을 잃자,
제우스는 그를 다시 일곱 자매들을 쫓을 수 있는 자리에 둔다.
이처럼 상상력 뛰어난 이야기들이지만,
별들의 진실을 밝히진 못하였다.
몇 천년이 더 지나,
바로 세 명의 과학자가 등장하기 전까진 말이다.
하버드 대학교
1901년. 하버드 대학교는 남자들의 세상이었다.
그리고, 에드워드 찰스 피커링 라는 천문학자가 이 규칙을 깬다.
피커링은 여자들로 구성된 팀을 꾸렸다.
별의 유형 분류, 지도 제작을 맡겼으며,
그 가운데 한 명은 별의 물질을 알아내는데 공헌했고,
또 한명은 우주의 크기를 계산할 방법을 고안했다.
이 방을 피커링의 하렘이라고도 부른다.
애니 점프 캐런
팀의 리더이자, 25만개가 넘는 항성 목록을 작성했다.
실로 엄청나지 않은가.
이 여성의 이름은 애니 점프 캐런.
그녀는 젊은 시절 성홍열로 청력을 잃었다.
헨리에타 스완 레빗
이름이 세련된 이 여성 또한,
피커링의 하렘에서 위대한 과학자였다.
마찬가지로 헨리에타 스완 레빗 또한 청각 장애가 있었다.
오늘 날에도 레빗이 밝힌 법칙을 이용해,
별 들 까지의 거리와 코스모스의 크기를 측정한다.
스펙트럼
캐넌은 별들이 스펙트럼에 따라,
7가지 넓은 범주로 분류되는 것을 알아냈다.
이처럼 캐넌은 별들을 체계화 하였다.
세실리아 페인
세실리아 페인은 아인슈타인의 일반 상대성 이론이
정확하다는 증거를 최초로 제시한 과학자였다.
그럼에도 1923년 당시 영국에서,
여성은 과학 분야에서 고급 학위를 받을 수 없었다.
하지만 그녀는 절대 꿈을 포기하지 않겠다고 결심했다.
그리고 이미 여자들이 별을 자유롭게 연구할 수 있는
미국으로 이주했고 하버드는 그녀를 받아들였다.
아메리칸 드림.
합류
그녀는 피커링의 하렘에 합류한다.
그리고 팀의 리더였던 캐넌은,
연구해왔던 모든 내용들을 공유하고 전부 가르쳐주었다.
페인은 앞서 아인슈타인의 이론을 증명했던 것처럼,
자신이 해왔던 물리학을 토대로 캐넌의 자료를 분석했다.
중원소
별들의 스펙트럼에서 두드러진 선들은 중원소의 존재를 보여준다.
칼슘, 철 등등 지구에 풍부한 성분들이다.
스펙트럼에서 페인은 온도와 관계 있음을 밝힌다.
캐넌이 분류한 등급은 가장 차가운 별부터 가장 뜨거운 별들의 분류인 셈.
이를 통해 항성은 수소와 헬륨으로 이뤄졌음을 알아냈다.
검증을 위해 그녀는 논문을 러셀 교수에게 보낸다.
헨리 노리스 러셀
1920 년대, 헨리 노리스 러셀은 미국 천문학계의 일인자였다.
그는 항성도 결국 지구와 비슷한 물질이었을 것으로 주장했고,
이 사실은 모두가 정설로 받아들이던 때였다.
그러나 논문을 받아본 러셀은 페인을 안타깝게 여겼다.
논문에 결함이 있었다고 생각했기 때문이다.
이어진 러셀의 답장.
"금속 보다 100만배 많은 수소가 존재하는 것은 불가능하다"
페인의 논문은 기존의 과학지식들을
정면으로 반박하는 내용이었다.
페인은 러셀처럼 훌륭한 과학자가 틀렸고,
자신이 옳았을 리가 없다고 생각했다.
페인은 연구의 질이 높았음에도,
자신의 연구에 흠집을 내는 문구를 추가하고 말았다.
'불가능한 비율이므로 틀린 것이 거의 확실하다.'
항성 대기
그리고 수 년 후,
러셀은 자신이 틀렸음을 깨닫고
페인의 발견임을 인정했다.
페인의 논문 항성대기는
가장 우수한 천문학 박사 학위 논문으로 인정받고,
이 분야에 교과서가 되었다.
"주장을 관철하지 않은 것은 제 잘못입니다.
저는 제가 옳다고 믿으면서도 권위에 굴복했습니다.
자신이 아는 사실을 확신한다면, 물러서지 마세요."
페인은 천문학계의 핵심적 믿음을 뒤엎을 만한 발견을 했고,
그 결과, 현대 천체 물리학의 탄생을 일궜다.
별
별의 종류는 참 다양하다.
어떤 것은 태양보다 밝고, 어둡다.
가장 큰 별은 가장 작은 별의 천만 배에 달하는 크기도 가진다.
나이 또한 다양하다.
오리온 자리
별은 중심부의 원자 융합으로 빛을 낸다.
가스와 먼지가 뭉쳐 융합하는데,
오리온자리에는 이제 갓 태어난 별도 있다.
그래서 아직도 가스를 품고 있기도 하다.
앞서 살펴봤던 플레이아데스 성단의 별들은
1억살 정도 된 영유아 별들이다.
북두칠성
북두칠성의 별은 대부분 청소년 기다.
나이로는 5억이다.
다중성계
우리 눈에 보이는 대부분의 별들은
1개 이상의 짝을 갖고 있다.
별 마저 짝이 있다.
그리고 이를 다중성계 라고 한다.
즉, 태양이 3개일 수도 있다.
붕괴
붕괴는 별의 숙명으로, 두 번 진행된다.
첫번째 붕괴는 별의 탄생,
두번째 붕괴는 별의 죽음이다.
적색거성
영원한 것은 사랑 뿐이 없다.
우리 태양 또한 두번째 붕괴를 향해 가고있다.
약 40억년 후에 말이다.
서서히 태양은 팽창하고 뜨거워져 간다.
결국에는 헬륨마저 융합시키며, 산소와 탄소를 만든다.
10억년 후에는 10% 더 커지고 뜨거운 태양이 될 것이다.
더 흐르면, 태양은 적색거성이 된다.
100배 이상 더 커지며, 주변의 행성을 불태운다.
수성, 금성, 지구, ...ㅠㅠ
태양의 최후
태양이 헬륨을 다 태우면
극도로 불안정해지며, 외부 층을 우주로 방출한다.
자외선을 주위에 쏟아내고,
원자들은 격렬하게 현란히 춤춘다.
마침내 태양은 지구만큼 작아진다.
백색왜성
전자들은 서로 밀치며 더이상의 수축을 막는다.
그리고 남는 것은 중심부의 빛 뿐이다.
남은 열로 흰색 빛을 발하는 작은 항성으로,
이를 백색 왜성이라 한다.
백색왜성은 이후로도 천억년이나 희미하게 빛날 것이다.
이 옆을 훗날 지나는 비행사들은,
작은 빛을 바라보며 멋진 태양과 생명의 지구를 알 수 있을까?
시리우스
밤하늘 가장 밝은 별인 시리우스에겐
백색왜성의 짝 별이 있다.
먼 훗날,
시리우스가 자신의 연료를 다 쓰고 적색거성이 되면,
자신의 물질은 짝별 백색왜성에게 흡수될 것이다.
백색왜성이 갖는 중력이 가스들을 끌어당기기 때문이다.
신성
태양보다 10만배 더 많은 에너지를 뿜으며,
백색왜성은 회전하며 수축한다.
이를 신성, 영어로는 노바(nova) 라고 한다.
희미한 별이 갑자기 밝아졌다가 다시 희미해지는 별.
은하계에서 매년 수십 개의 신성이 출현한다고 추정된다.
초신성
질량이 태양의 15배 쯤 되는,
오리온 자리의 청색 초거성인 리겔은 운명이 다르다.
리겔의 붕괴는 전자의 압력에 중단되지 않는다.
별은 계속해서 무너지고,
원자핵들이 비좁은 공간에서 서로를 밀어낸다.
리겔은 원자핵 간에 남은 공간이 없어서
더이상 수축할 수 없을 때까지
약 10만배 더 줄어든다.
즉, 점점 더 강해지며 폭발한다.
이를 초신성(super nova)이라고 한다.
신성보다 1만배 이상의 빛을 내는 신성을 말한다.
펄서
초신성 폭발을 일으키는 내부 붕괴는
수 초내로 끝난다.
남는건, 작은 도시 크기의 중심 핵 뿐이다.
빠르게 회전하는 중성자 별, 펄서(pulsar)다.
펄서는 강한 자기장을 가지고 고속회전하며,
빠른 전파나 엑스선을 방출하는 천체를 말한다.
사건 지평선
오리온자리의 알닐람의 경우, 운명이 다르다.
태양의 약 30배 질량에 해당하는 무거운 별이다.
덩치 큰 친구를 아무도 막지 못하는 것 처럼,
질량이 큰 별들은 그들의 붕괴를 아무것도 막지 못한다.
초초초초초 강력한 중력이 모든것을 빨아들인다.
빛마저 빨아들이고, 빛이 중력에 갇혀 나오질 못한다.
그 경계를 사건 지평선이라고 부른다.
빛이 탈출할 수 없는 블랙홀의 경계를 일컫는다.
은하수
지구에서 가장 밤하늘을 보기 좋은 곳은 호주의 오지다.
우리 눈에 보이는 은하수.
그나마 가깝고 빛을 감지할 수 있는
우리 은하의 중심부에 있는 별들이다.
조금 더 가까이 들여다 보자.
검은색 부분은 성간 먼지가 만들어낸 얼룩이다.
먼지로 인해 별빛이 가려진 것이다.
별의 부재
알다시피 별자리는 별을 이어 만들었는데,
호주 원주민들은 오히려 별이 없는 검은 무늬를 봤다.
바로 호주의 고유종인, 에뮤 라는 새였다.
이처럼 밤하늘을 바라보는 방법은 참 다양하다.
우리 은하에서는 백년에 한번, 초신성이 일어난다.
진짜 은하수
우리 눈이 커다란 망원경이고,
시각의 범위가 다양한 빛을 받을 수 있다면
우리가 보는 은하는 이럴 것이다.
근적외선 파장으로 보면 이렇다.
초신성이 토해낸 덩굴 같은 검은 먼지 흐름이 보일 것이다.
용골 자리 성운
지구에서 7500 광년 떨어진 곳에 있다.
바로 용골 자리 성운이다.
이곳은 격변의 장소로, 별을 만드는 공장이다.
직경이 50광년에 이르는 거대한 성운이다.
성간 물질을 끌어 당기며,
먼지는 별이되고
별은 다시 폭발하여 먼지가 된다.
우주도 재활용을 일삼는다.
에타
용골자리에 있는 에타라는 거대한 별이 있다.
질량이 태양의 100배,
빛은 500만배를 쏟아 내고 있다.
항성의 한계에 도달한 것이다.
게다가, 에타는 아주 못된 쌍둥이 별의 중력에 시달리고 있다.
태양과 토성의 거리만큼 가까이에서
용골자리 에타 주위를 돌고 있다.
중력이 너무 크면, 복사압이 별을 압도하여 결국 폭발한다.
태어날 때부터 폭발할 운명이었다.
짝을 잘 만나야
극초신성
에타는 이미 7500 년전 폭발했을지도 모른다.
7500 광년 떨어져 있어, 7500년전 출발한 빛을 본 셈이기 때문이다.
만약 에타가 폭발했다면, 우리가 본적 없는 규모로 발생한다.
그 규모는 굉장히 커서 극초신성(Hyper nova)이라고 부른다.
초신성은 폭죽수준이라고 비할 수 있다.
근처 태양계 생명들이 있다면, 살아갈 날이 얼마 안남은 셈이다.
치명적인 방사선인 엑스선과 감마선도 마구마구 방출된다.
근처 태양계 수 천 개가 초토화 된다.
우리는 안전할까?
지구
우리는 무사할 것이다.
거리에 따라 폭발하는 별의 방사선도 급속도로 떨어진다
그럼에도 죽어가는 에타는 장관을 이룰 것이다.
또 하나의 달 처럼, 환하게 남반구의 하늘을 밝힌다.
코스모스
우리 조상들은 태양을 숭배했다.
어리석은 것이 아니였다.
우리 DNA 의 탄소, 고층 건물의 철, 장신구의 은.
이 모든게 수 십억년 전 별들에서 만들어졌다.
지구와 인간사회.
그리고 우리는 모두 우주 먼지인 셈이다.
먼지로부터 별이 탄생했기 때문이다.
태양의 원자가 빛을 내고,
빛 에너지가 지구에 닿아 식물을 성장시킨다.
식물의 열매는 술이 되어 우리 몸에 들어온다.
즉, 우주의 에너지가 내 몸으로 들어와서는
뇌로 가는 전기 에너지가 되고,
말을 할 땐 음파 에너지로 바뀐다.
이야기의 끝
앞으로 1~2천만 년후.
우주적 관점에서는 오리온이 일곱자매를 다 잡은 것처럼 보일 것이다.
하지만 손이 닿기 전에,
오리온 자리의 거대한 별들은 초신성이 될 것이다.
오리온의 추적은 끝나며,
일곱 자매 플에이아데스 성단은 우리은하의 팔 안으로 흘러갈 것이다.
구상 성단
구상 성단은 수십, 수백만 개의 별들이
공 모양으로 모여 있는 항성의 집단을 말한다.
지구에 사는 우리는 하나의 태양에 감탄한다.
하지만 머나먼 구상 성단을 공전하는 행성에서는
더 찬란한 여명이 있다.
구상성단은 하나의 태양 대신,
은하가 떠오른다.
떠오르는 은하
2,000억개의 태양이 밝히는 아침이다.
가스구름, 적색거성, 백색왜성, 블랙홀, 신성, 초신성, 극초신성, 펄서..
외계인도 어딘가에 있겠지.
장관을 이룰 것이다.
마무리
오늘은 세월호 참사 6주기다.
당시 안산 세월호 분향소에도 갔었는데,
지금도 돌이켜보면 너무나 안타깝다.
코스모스 관점에서 그들 모두 별에서 왔고,
다시 별이되어 우리를 지켜볼 것이다.
정의라는 에너지로 흘러들지 않았을까.
그들을 추모하며..
끝.
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