[저속한과학] 왕별 시리우스 vs 서민별 바너드 1탄

bamjigi (53)in #kr • 7 years ago (edited)

과학 이야기를 통해 삶의 템포를 잠깐 늦춰보는 '저속한 과학'
앞 시간엔 우주와 은하를 다뤘으니 오늘은 별에 대해 이야기해 보려고 합니다.

[저속한과학] 의외로 천문학자 칸트의 우주 vs 어쩌다 천문학자 섀플리의 우주
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시리우스 sirius 는 하늘에서 가장 밝은 별입니다. 두번째로 밝은 별 카노푸스 canopus 보다 두배나 밝죠. 태양을 제외하고는 가장 밝은 별입니다. 워낙 밝다보니 우리나라에서는 겨울철 남쪽 하늘에 낮게 뜨는데도 불구하고 누구나 쉽게 볼 수 있죠. 시리우스라는 이름 역시 그리스어로 불탐, 빛남이라는 뜻의 세이리오스 Σείριος 에서 온 말입니다. 그야말로 별 중의 왕, 왕별인 거죠. 근데 좋은 왕은 아니고 좀 무서운 왕이에요.

스칸디나비아에서는 Lokabrenna 라고 부르는데 파괴의 신인 '로키의 횃불'이라는 의미이구요. 그리스 사람들은 시리우스가 반짝이면서 인간에게 해로운 물질을 내뿜는다고 믿었죠. 별이 뿜어낸 것 때문에 고통받는 사람을 별한테 맞았다는 의미의 ‘아스트로볼레토스'라고 불렀습니다. 로마인들은 시리우스가 깜박일 때 병충해가 생긴다고 믿었고 그걸 막기위해 여신에게 제물을 바치기도 했죠.

왜 그랬을까...

일단 별이 반짝반짝 거리면서 깜박이는게 문제일 수 있어요. 깜박이면 뭔가 불안정해 보이잖아요. 우리 생활 속에서도 그렇죠. 깜박임은 경고의 의미로 많이 쓰이죠. 자동차 비상등도 그렇고 신호등 같은 경우도 그렇구요. 그래서 로키의 횃불에서도 횃불도 흔들리는 것이고 그리스 사람들은 깜박이면서 해로운 물질이 나온다고 한 것이고요.

근데 또 왜 다른 별은 냅두고 하필 시리우스의 깜박임을 불길하게 봤을까...

시리우스 같은 경우는 그 위치상 특히 더 깜박일 수 밖에 없습니다. 시리우스는 북반구에서 낮게 뜨거든요. 가장 밝은 별이라 눈에도 잘 띄는데 낮게 뜨다보니 공기층을 더 많이 뚫고 우리 눈에 도달하게 됩니다.

그러면 다들 아시다시피 공기 중을 지나면서 빛이 공기 입자에 충돌하면서 이리저리 흔들리게 되죠. 마치 파도치는 바다에서 수영하는 사람처럼 빛도 공기입자들의 등살에 흔들리게 되면서 깜박이게 되는 겁니다.

그리고 낮게 뜨다보니까 별의 색도 안정적이지가 않아요. 원래 시리우스의 별빛은 약간 파란빛이 도는 하얀색인데 공기층을 많이 뚫고 오다보니까 빛이 산란되면서 색깔이 변해요. 마치 프리즘에 의해서 햇빛이 무지개색으로 나뉘어지는 것과 비슷한 효과인거죠. 그래서 시리우스를 가만히 보고 있으면 색깔이 막 변한다고 해요. 붉은색, 파란색, 흰색으로 무슨 신호등처럼 말이죠.

고대 문헌에도 시리우스의 색깔은 제각각입니다. 천문학자 프톨레마이오스, 네로황제의 스승 세네카는 붉은 색이라고 했고 1세기 시인 마닐리우스는 푸른 바다색이라고 했고 고대 중국에서는 흰색별의 표준으로 삼았죠. 실제 사진으로 찍어놓은 걸 보면 시시각각 색깔이 너무 많이 변해서 무슨 오팔 같은 보석 같아요.

하여튼 밝아서 눈에 잘 띄는데다가 별의 위치 때문에 깜박이고 색깔도 변하니까 불안해보였던 거죠. 그러다보니 얽혀있는 이야기들도 굉장히 많고 사람들의 주목을 아주 많이 받았습니다. 특히 신비주의쪽으로 유명한 이야기가 바로 도곤족 dogon 이야기죠. 아시는 분도 많을텐데요.

Pays_Dogon_(82).JPG

(C)wikimedia, by Oberson

도곤족은 서아프리카 말리에 사는 원주민인데 시리우스 별을 중요한 숭배의 대상으로 봐요. 도곤족은 60년에 한번씩 시리우스가 두 산봉우리 사이에 나타날 때 '시구이'(Sigui)라는 의식을 치릅니다. 이 의식의 의미는 지금으로부터 약 3,000년 전 시리우스에서 수륙양생 외계인들(양서류?)이 지구에 와 도곤족을 방문했다는 믿음에서 치르는 의식인데요. 의식 전 젊은 남자들은 무려 3개월 동안이나 은둔하며 비밀언어를 사용하면서 지내야 하죠.

근데 중요한 건 이들이 망원경 등의 관측기구 도움 없이도 시리우스의 비밀을 알고 있었다는 겁니다. 시리우스는 사실 짝별이 있어요. 별이 두개인 쌍성계인거죠. 우리가 보는 별이 시리우스 A 라고 태양보다 두배 넘게 무거운 큰별이고 짝별인 시리우스 B 는 지구만한 아주 작은 별이에요.

사진 오른쪽에 보이는 작은 별이 시리우스B

근데 무시할 수 없는게 무게는 태양과 거의 똑같죠. 그러면 지구보다 무려 33만배나 무거운 겁니다. 지구의 돌맹이가 100g 정도라면 시리우스 B 에서 돌맹이 하나 정도의 무게는 33000kg이죠. 원래는 태양보다 5배 무거운 큰 별이었는데 별이 부풀어오르면서 물질들을 날려보내고 1억2천만년 전에 별이 확 쪼그라들은 거에요. 그래서 백색왜성white dwarf이라는 작은 별이 된 거죠. 원래 우주에는 이런식의 쌍성계가 상당히 많습니다. 태양에도 네메시스nemesis라는 쌍성이 있을 거다라고 하면서 설들이 많았죠.

하여튼 이 짝별인 시리우스 B 는 너무 작고 빛도 약해서 맨눈으로는 절대 볼 수 없는데 도곤족을 연구한 마르셀 그리올 Marcel Griaule 박사에 따르면 도곤족은 망원경도 없이 시리우스 B 의 존재를 알고 있었다는 겁니다.' 포톨로', 또는 '엠야톨로'란 이름으로 불렀는데 둘다 굉장히 작은 낟알이 열리는 곡물이 어원이에요. ‘작은 씨앗의 별’이라는 의미인 거죠. 이름 상으로 보면 참 작명을 잘한 겁니다.

그런데 여기엔 당연히 논란이 있습니다. '외계인은 무슨 외계인이냐, 후속연구를 해보니까 본인들도 잘 모른다더라 그걸 가르쳐준 사람이 그런 주장을 한 그리올박사라더라. 아니면 일식 관측을 하러간 천문학자 원정대가 가르쳐줬을 거다.'라는 거죠. 하지만 자료를 찾아보니 그렇게 완전히 헛소리로 치부하기는 좀 그렇더라구요. 그리올 박사가 연구를 그렇게 엉망으로 한 사람은 아닌 것으로 보입니다.

그리올은 전통적인 지식에 대해 이야기할 수 있는 가장 적합한 정보원을 찾았고 외부로부터 오염될 수 있는 사람들은 불신했다.

인류학자, 제임스 클리포드 James Clifford

도곤족의 천문학 지식은 그것이 고대의 유산이든 문명과의 교류에서 온 오염이든 분명히 뛰어난 부분이 있고 그것이 오염이라고 하는 주장은 정황상 그렇다는 것이다. 물론 도곤족의 천문학적 지식 중에서 태양계에 관한 것들은 틀린 것들도 있지만 시리우스에 있어서 또 다른 별, 시리우스 C 에 대한 도곤족의 예상이 맞다면 그것은 완벽히 적합하다는 결론을 내릴 수 밖에 없다.

저널리스트이자 역사가, 제임스 오버그 James Oberg

여기서 또 새로운 별이 등장했죠? 시리우스 C 인데요. 도곤족은 시리우스 B 말고도 눈에 보이지 않는 작은 별, 시리우스 C 에 대해서도 알고 있다는 겁니다. B 보다는 크지만 더 가볍고 어두운 별이 있다는 거에요. 이건 도곤족에 대한 연구가 이루어지던 1950년 무렵에는 아예 과학계에서 거론조차 안됐던 것이 거든요. 1995년에 갈색왜성 brown dwarf이라는 별이 있을 수 있다는 연구가 나온 거니까 이건 뭐 알려줄래야 알려줄 수도 없는 건데… 게다가 실제 갈색왜성에 대한 묘사가 거의 정확해요. 지구만한 백색왜성에 비해 갈색왜성은 목성보다 더 크거든요. 대신에 더 가볍고 훨씬 어둡죠. 참 희한하죠?

물론 현재로서는 진짜 시리우스 C 가 있는지 확실히 알 수 없습니다. 백색왜성은 작아도 빛이 나긴 하니까 망원경으로 볼 수는 있지만 갈색왜성은 너무 어둡거든요. 적외선 정도 밖에 안나오기 때문에 이건 사실상 별이라고 보기가 힘들죠. 그래서 만약 갈색왜성 시리우스 C 가 진짜 있는 거로 발견된다면 진짜 상당히 재밌어지지 않을까 싶습니다. 그쵸?

그러나 또 여기서 정말 시리우스 항성계에 외계인이 살고 있을 거냐. 그건 사실 쉽지 않은 문제에요. 왜냐면 시리우스의 별들은 나이가 너무 어려요. 2~3억년 밖에 안됐어요. 태양에 비하면 완전 어린애나 마찬가지죠. 그렇다보니 진화에 필요한 시간이 부족합니다. 지구에서 생명체가 생겨나서 인간 같은 고등생명체가 생겨나기까지 무려 거의 40억년이 걸렸는데 불과 2~3억년 만에 생명체가 진화하기는 힘들다고 봐야죠.

그리고 앞으로도 얼마 안남기도 했구요. 약 10억년 뒤면 시리우스 A 는 적색거성 red giant 이 되면서 엄청 크게 부풀었다가 확 찌그러들어서 시리우스 B 처럼 될 겁니다. 주변 행성에 문명이 존재한다한들 부풀어오른 적색거성에 잡아먹히기 십상이죠. 우리 태양은 아직 적색거성이 되어 부풀어오르는데 약 70억년 남았으니까 태양이 별 중에서는 생명체에게 꽤 잘 맞는 편인 겁니다.

물론 고향별은 따로 있고 시리우스가 식민지라면 가능은 합니다. 그러나 이것도 문제가 있는게 시리우스처럼 별이 여러개 있는 항성계는 살기좋은 행성이 되기가 쉽지 않아요. 태양계는 태양이 딱 중심을 잡아주니까 지구가 안정적으로 거의 원궤도를 잘 도는데 별이 여러개면 그렇게 안정적인 중심을 잡아줄 수가 없게 되죠. 행성의 궤도가 완전히 종잡을 수 없게 되는 겁니다.

어떨 땐 별에 너무 가까이 가게 되고 어떨 땐 너무 멀리 떨어지고 하면서 더워졌다 추워졌다 정도가 아니라 아예 행성이 숯덩이가 됐다가 얼음덩이가 됐다가 하는 경우가 생길 수 있습니다. 그러니 이런 행성을 과연 식민지로 삼았을까 싶기도 하죠. 물론 살기 괜찮은 행성이 존재할 수 있는 궤도가 꽤 먼 곳엔 있을 수도 있는 거니까 모르는 것이긴 합니다.

하여튼 참 쉽지 않죠? 별이라고 다 같은 별이 아니고 수명이나 변화과정이 다 다릅니다. 그럼 왜 시리우스는 태양에 비해 변화속도가 빠를까요? 제일 큰 원인은 바로 질량입니다. 별은 질량이 크면 그만큼 빨리 타오르고 빨리 꺼지게 되죠. 그래서 질량이 큰 별은 격렬히 타오르는 대신 수명이 짧고 질량이 작은 별은 아주 조용히 길게 장수하게 됩니다. 짧고 굵거나 가늘고 길거나 이런 식으로 돌아가는 거죠.

그렇게 돌아가는 이유를 간단히 설명하면 별은 중력의 힘으로 작동하는 엔진 같은 겁니다. 강력한 중력으로 물질들을 좁은 공간에 압축시켜서 에너지를 만들어내는 엔진이죠. 그래서 중력이 강하면 엔진이 빠르게 돌아가면서 강한 출력을 낼 수 있지만 그만큼 엔진 자체는 오래 견디기 힘듭니다. 중력이 약하면 반대로 천천히 돌아가면서 출력은 약하지만 엔진은 오랫동안 돌아갈 수 있죠. 그런데 중력이 커지려면 질량이 커야됩니다. 그래서 무거운 별은 빨리 타오르고 빨리 식어버리게 되는 거죠.

시리우스 A 는 태양보다 두배 이상 무겁기 때문에 그만큼 더 밝아서 태양보다 25배나 밝죠. 시리우스가 왕별인 이유가 다 있는 겁니다(지구와 가까운 별인 것도 중요한 이유). 물론 그만큼 왕좌에서 빨리 내려와야하긴 하지만 말이죠. 역시 높은 자리에서 오래 버티는 건 사람이나 별이나 쉽지 않은가 봅니다.