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별
별은 빛을 관측할 수 있는 천체 가운데 성운처럼 퍼지는 모양을 가진 천체를 제외한 모든 천체를 말한다. 천문학적으로는 태양이 포함되나 일상적으로는 포함되지 않는다. 밝기는 등급으로 표시한다.
개요[편집]
별은 밤하늘에 점의 모습으로 반짝거리는 천체를 뜻하는 말이다. 즉, 자기 내부의 에너지 복사로 스스로 빛을 내는 천체를 말한다. 천문학에서는 태양처럼 스스로 빛을 내는 항성을 별이라 하며, 항성의 빛을 반사하여 빛나는 행성·위성·혜성 등과 구별한다. 항성은 그 거리가 너무 멀기 때문에 하늘에서 위치가 변하지 않는 것처럼 보이며 우리는 편의상 별자리를 만들어 그 위치를 나타내지만 사실은 각기 다른 방향으로 운동하고 있다. 따라서 오랜 세월이 지나면 그 위치에 변화가 나타나고, 별자리의 형태도 달라진다. 우리 은하계는 약 1000억 개의 항성으로 구성되어 있다.
별이 영어로 star라고 일반적으로 알려져 있지만, 사실 영단어 star는 항성만을 뜻한다. 한자문화권에서 별을 항성과 행성으로 나눴던 것처럼, 고대 그리스에서도 별을 고정된 별과 떠도는 별로 구분했는데, 이게 전해져 오다가 행성은 떠돌이라는 뜻의 planet이라는 이름이 붙고, 항성은 그냥 star라고 부르게 되었다. 그래서 천문학에서 star는 오직 항성만을 뜻하며, 행성은 star가 아니라 planet이다. 문제는 민간에서 여전히 sun, moon, star 분류법을 관습적으로 사용한다는 점이다. 때문에 star는 별일수도 항성일 수도 있다. 가령 일론 머스크의 starlink와 starship이 대표적인 예이다. 이는 문맥에 따라 파악하는 수밖에 없다.
한국어 별 역시 일상적인 용어로 항성뿐만 아니라 행성, 유성 등을 포함하는 단어로 사용되는 경우가 많다. '지구별'과 같이 일상 속에서 '별'로 호칭되는 경우도 흔한데 아기공룡 둘리 얼음별 대모험은 이러한 용례의 대표적인 예시. 오히려 항성의 일종인 태양은 일반인에게는 '별'로 치지 않는 분위기가 강하다. 일반적으로 '별'하면 밤하늘에 떠 있는 우리에게는 조그마하게 보이는 항성을 연상하기 때문. 한편 금성이 샛별로도 불리는 것처럼 스스로 빛을 내지 못하고 태양 빛을 반사해 밤하늘에서 밝게 빛나는 행성도 조그만한 점으로 반짝이기에 별 취급을 받기도 한다.
한때는 블랙홀을 제외하고 표면적이 존재하는 모든 단일 천체를 '별'이라고 불러도 상관이 없었으나 이젠 지구를 포함한 행성은 천문학계에서 '별'로 인정하지 않는 추세이다. 이는 영어식 표준 천문용어들을 한국 천문용어와 등치시키려는 목적으로 보인다. 하지만 이러한 움직임에 반대 입장을 보이는 이들도 존재한다. 이미 핵융합을 통해 에너지를 방출하는 천체만을 지칭하는 항성이란 용어가 존재하니 '별'은 항성은 물론 행성, 위성, 유성, 혜성 등 표면적이 존재하는 단일 천체를 포괄하는 개념으로 정해두고 항성(붙박이별)이라는 용어만 star와 등치시키는 쪽을 지지하는 게 이들의 입장이다.[1][2]
관념[편집]
보통 저녁~새벽 시간대에 떠 있으며 행성이나 태양, 달 등과 달리 천구상의 한 지점에서 움직이지 않는 것처럼 보이기 때문에 옛 사람들은 별들이 천구에 고정되어 있는 불멸의 존재라고 여겼으며, 이 별들을 잇고 전설을 붙여서 별자리라는 것을 만들어냈다. 옛날에는 이 별자리와 북극성, 남십자성을 보고 방향과 절기를 알았으며, 시력 검사에도 쓰였다고 한다. 큰곰자리(북두칠성)의 미자르가 그 예이다. 문제는 이 불멸의 존재라는 것이 종교와 엮임에 따라 다른 주장을 펼치기 곤란해지기도 하였다. 후에 티코 브라헤가 새로운 별을 발견하고 다른 여러 가지 증거에 의해 해결돼서 이런 경향은 사라진 편이다.[2]
성질[편집]
형태
문자나 도형으로 표기할 때는 *와 ☆ 같은 5각이나 6각으로 뾰족한 모양으로 사용하기도 한다. 이건 밤하늘에 밝게 빛나는 별에서 '반짝'하고 퍼져나오는 빛살을 추상화한 것으로 보인다. 5각별의 경우 오망성(Pentagram)이라고 불리며 오망성을 뒤집은 형태인 역오망성은 사타니즘의 상징으로 채택되기도 했다. 6각별은 다윗의 별이라고 불리며 현재 이스라엘의 국기에 사용되고 있다.
천체 망원경으로 찍은 천체 사진을 보면 밝은 별은 작은 광점으로 찍히지 않고 위 사진처럼 십자형 또는 X자형으로 빛살이 퍼져나온다. 이는 크로스 필터 등으로 빛살이 퍼지는 효과를 일부러 준 것이 아니라 반사식 망원경에서 부반사경을 고정 지지하는 스포크로 인해 빛이 스포크의 경계에서 회절하여 빛이 퍼지기 때문이다. 스포크가 필요 없는 굴절식 망원경 또는 반사식 망원렌즈는 이런 십자형 빛살이 생기지 않는다. 상당히 SF적인 느낌이 들기에 우주 같은 것을 그릴 때 일부러 이런 빛살을 넣기도 한다.
천문대나 고배율의 천체 망원경으로 보면 밤하늘의 별이 아주 크게 보일 것이라 생각할 수 있으나, 행성이 아니라면 몇 배율로 봐도 지구에서 보면 별은 그냥 점으로 보인다.
거리
연주시차를 이용하면 지구에서 별까지의 거리를 구할 수 있다. 연주시차가 1"(=1/3600º)인 별의 거리를 1pc(파섹)라 한다. 1pc는 약 3.26광년에 해당하는 상당히 먼 거리이다. 연주시차와 별의 거리는 반비례 관계를 가진다.
밝기
광체의 밝기 단위는 '등급'을 쓰며 절대등급(10pc의 위치로 옮겼을 때로 가정한 밝기)과 겉보기등급(실제로 지구에서 봤을 때의 밝기)으로 나뉜다. 또한 겉보기등급은 사진등급과 안시등급으로 나뉜다. 이러한 별의 등급은 높은 숫자일수록 어둡고, 낮은 숫자일수록 밝다. 수능 등급처럼 자연수만 있는 게 아니고 0과 음수도 될 수 있고 소수점도 가능하다. 숫자가 작을수록 밝은 별이며, 5등급은 100배, 2.5등급은 10배의 밝기 차이에 해당한다. 별의 등급이 1등급 내려가는 것은 약 2.512배 밝아지는 것에 해당한다.
도시화가 진행되면서 대한민국에서는 시골로 멀리 나가야 볼 수 있게 되었다. 그래도 충분히 맑은 날에는 서울 한복판에서도 1등성은 충분히 볼 수 있다. 특히 날씨가 맑은 날이 많고 밝은 별이 많이 뜨는 겨울철에는 대도시에서도 '이렇게 별이 많이 보였나?'라는 생각이 들 정도로 많은 수의 별을 볼 수 있다. 금성이나 목성의 경우는 매우 밝기 때문에 날씨가 웬만큼 흐리지 않는 이상 어디서든지 볼 수 있다.
흔히 도시에서 별이 보이지 않는 이유가 대기 오염 때문이라는 주장이 많지만 사실은 불빛으로 인한 광공해의 문제가 가장 크다. 가까운 곳에 밝은 광원이 있으면 암순응을 해치게 되며, 도시 불빛이 멀리 떨어져 있더라도 대기에 반사되어 전체적인 밤하늘의 밝기를 높여버리는 효과가 있다. 이는 육안관측 뿐만이 아니라 천체사진 촬영시에도 가장 큰 장애물이 된다. 별은 아주 작은 점광원이기 때문에 이를 촬영하려면 장노출 고감도 촬영이 필요한데 이는 배경의 광공해까지 함께 담아버리기 때문에 장노출을 하자니 사진이 새하얗게 타버리고 노출을 줄이거나 저감도를 하자니 별이 안 찍혀버리게 되어 천체사진 촬영에 큰 어려움을 준다. 천체사진 최고의 장비는 광공해가 없는 지역의 밤하늘이라고 할 정도.
우주가 무한하다고 가정할 때 하늘의 별 또한 무수히 많을 것이므로, 지구에서 밤에 하늘을 바라보면 '시선 방향에 어딘가는 별 표면이 위치하기 때문에 태양처럼 밝아야 한다'라는 패러독스는 흔히 천문학에 입문할 때 수수께끼처럼 던져지는 명제다. 단순히 아주 먼 곳에 있는 별빛 가운데에는 아직 지구에 도달하지 못한 빛들이 있기 때문이라고 생각하기 쉽지만 그렇게 간단한 내용은 아니다.
크기 및 질량
별의 물리적 크기는 일부 가까운 항성의 경우, 거리를 떨어뜨린 망원경에서 입사한 빛을 서로 합쳤을 때 나오는 간섭무늬의 패턴을 이용하거나 달에 의한 엄폐가 일어날 때 발생하는 광도 변화를 이용해 시직경을 구하여 산출할 수 있다. 그러나 이런 방법으로 시직경을 직접 구할 수 있는 별은 매우 한정적이기 때문에, 일반적으로는 유효온도와 표면적, 광도 사이의 관계를 이용해 간접적으로 크기를 추산한다. 2022년까지 관측된 바로 가장 큰 별은 방패자리 스티븐슨 2-18. 태양 반경의 2150배 정도이며, 지구와 태양 사이의 거리인 AU로 치면 대략 10 AU 정도의 크기이다. 만약에 이 별이 지금의 태양 자리에 있다면 천왕성에 닿을 정도의 거리가 된다.
별의 질량은 쌍성계에 속한 별의 경우에는 항성의 궤도 요소를 결정하면 궤도장반경의 비를 이용해 질량비를 구하고, 궤도장반경과 공전주기를 케플러 제3법칙에 대입해 두 별의 질량의 합을 구하면 각각의 질량을 직접적으로 구할 수 있다. 그 이외의 경우에는 항성의 광도나 색지수 등에 기반해 간접적으로 질량을 추정해야 한다. 가장 무거운 것은 황새치자리의 산개성단 R136에 속한 R136a1. 극대거성이자 볼프-레이에별이다. 질량이 태양의 265배에 달한다. 현재까지 발견된 항성 중에서 독보적인 질량이다.
온도 및 색상
별의 온도는 '따뜻한 색'과 '차가운 색'에 대한 일반적인 느낌과 정반대로 돌아간다고 보면 된다. 보통 색상에 대한 느낌을 분류하면 빨간색, 노란색, 주황색 등은 따뜻한 색 으로 파란색, 흰색, 보라색 등은 차가운 색 으로 분류한다. 그러나 별의 온도는 '빈 변위 법칙(Wiensches Verschiebungsgesetz)'에 따라 책정되어, 더워 보이는 빨간색 별이 가장 차가운 별이고 노란색과 흰색은 중간 정도이며 파란색 계열 별들이 오히려 가장 뜨거운 별이다.
파란색 별은 표면 온도가 무려 30,000~40,000K에 달한다. 노란색은 의외로 6,000K, 주황색 별은 4,500K에 불과해 상대적으로 차가운 편이며 적색 거성은 그보다 더 낮아서 3,500K에 불과하다. 이보다 더 낮은 온도를 가진 것 중 행성이 아닌 것은 표면 온도가 2,000K 이하인 갈색 왜성이다.[2]
항성[편집]
항성(恒星, Fixed Star)은 천구 위에서 서로의 상대 위치를 바꾸지 아니하고 별자리를 구성하는 별을 말한다. 대표적으로 태양은 항성에 속한다. 맨눈으로 볼 수 있는 별 가운데 행성, 위성, 혜성 따위를 제외한 별 모두가 항성에 해당되는데, 이들은 중심부의 핵융합 반응으로 스스로 빛을 내며, 고유 운동을 한다. 북극성, 북두칠성, 삼태성, 견우성, 직녀성 따위가 있다. 붙박이별이라고도 한다. 항성 또는 붙박이별은 막대한 양의 플라스마(또는 플라즈마)가 중력으로 뭉쳐서 밝게 빛나는 납작한 회전타원체(Oblate spheroid)형의 천체이다. 통상적으로는 별(Star)이라고 부른다. 또한, 지구에서 가장 가까운 항성은 태양으로, 지구상의 에너지 대부분을 공급한다. 그리고 지구에서 두 번째로 가까운 항성은 프록시마이다. 지구에서는 다른 별을 밤하늘에서 볼 수 있는데 낮에는 태양 빛에 가려 보이지 않는다. 항성은 그 중심부에서 일어나는 핵융합 반응으로 풀려나는 에너지가 내부를 통과하여 방출되면서 빛을 내게 된다. 우주에서 수소와 헬륨보다 무거운 물질 대부분은 항성의 내부에서 만들어졌다.
별의 분광형 및 밝기, 우주 공간에서의 고유 운동을 통하여 항성의 질량과 나이, 화학적 조성 등을 알아낼 수 있다. 이 중에서도 질량은 그 항성의 진화 및 운명을 결정하는 가장 중요한 변수이다. 질량 외에도 항성의 특징을 결정하는 요인에는 진화 과정과 반지름, 자전 주기, 고유 운동, 표면 온도 등이 있다. 헤르츠스프룽-러셀 도표는 밝기와 표면 온도를 기준으로 항성의 분포를 나타내고 있으며, 이 도표를 통해 특정 항성의 나이 및 진화 단계를 알 수 있다.
항성은 수소 및 헬륨, 기타 중원소로 이루어진 성간 구름이 붕괴하면서 탄생한다. 중심핵이 충분히 뜨거워지면 수소 중 일부가 핵융합 작용을 통하여 헬륨으로 전환되기 시작한다. 나머지 수소 물질은 대류 및 복사 과정을 통하여 중심핵에서 생성된 복사 에너지를 바깥쪽으로 옮긴다. 항성은 내부에서 바깥쪽으로 작용하는 복사압과 자체 중력이 균형을 이룬 상태에 있다. 중심핵에 있는 수소가 모두 소진되면 태양 질량의 0.4배가 넘는 항성은 적색 거성으로 진화하며, 이 단계에서 항성은 여러 중원소를 중심핵 또는 중심핵 주변에서 태운다. 항성은 생의 마지막에 자신이 지닌 질량을 우주 공간으로 방출하며 축퇴된다. 방출된 물질은 이전보다 중원소 함량이 더 많으며, 이는 새로운 별을 탄생시키는 재료로 재활용된다.
홑별(단독성)은 다른 항성과 중력적으로 묶여 있지 않고 홀로 고립된 항성이다. 우리의 태양은 대표적인 홑별이다. 이와는 달리 쌍성 혹은 다중성계는 두 개 이상의 항성이 중력으로 묶여 있는 구조이며, 보통 질량 중심을 기준으로 안정된 궤도를 형성하면서 공전한다. 두 별이 상대적으로 가까운 궤도를 그릴 경우 상호 작용하는 중력으로 인하여 항성 진화 과정에 큰 영향을 끼칠 수 있다.[3]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
