[아하! 우주] 소행성으로 수천 광년 떨어진 별의 지름을 측정하다

별의 지름은 질량, 밝기, 표면 온도, 거리 등과 더불어 매우 중요한 물리적 특징이다. 하지만 아무리 큰 별이라도 지구에서 대부분 멀리 떨어져 있어 강력한 망원경으로도 작은 점으로 보이는 경우가 대부분이다. 지구에서 가까운 거리에 있는 일부 별을 제외하고서 별의 지름을 직접 측정하는 일은 거의 불가능에 가깝다. 하지만 방법이 아예 없는 것은 아니다.

독일 전자 싱크로트론 연구소의 타렉 하산과 스미스소니언 천체물리학 관측소의 마이클 다니엘이 이끄는 23개 대학의 국제 협력 연구팀은 지름 60km의 소행성을 이용해서 지구에서 700광년과 2674광년 떨어진 별의 지름을 정확히 측정했다. 원리는 간단하다.

소행성의 크기, 거리, 이동 속도를 알고 있고 별까지의 거리를 알고 있으면 소행성이 별빛을 가리는 시간을 측정해 별의 지름을 잴 수 있다. 물론 지구에서 봤을 때 우연히 별 앞으로 소행성이 지나가야 하므로 상당한 우연의 일치가 필요하지만, 태양계는 많은 소행성이 있고 은하계에는 무수히 많은 별이 있기 때문에 이런 일이 종종 발생한다. 문제는 이를 관측하는 일이다.

국제 과학자팀은 이 현상을 관측하기 위해 미국 애리조나 프레드 로렌스 휘플 천문대의 베리타스(Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System·VERITAS) 망원경을 사용했다. 이 망원경은 이미징 대기 체렌코프 망원경(Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope)이라는 매우 특수한 형태의 망원경으로 지름 12m 망원경 4대가 같이 작동해 빠르게 움직이는 소행성의 이동을 포착한다. 베리타스는 초당 300장의 사진을 찍어 별빛이 가리는 시간을 측정한다.

연구 결과 2674광년 떨어진 거성인 'TYC 5517-227-1'은 태양 지름의 11배인 것으로 나타났다. 700광년 떨어진 'TYC 278-748-1'은 태양과 비슷한 G형 별로 지름은 태양의 2.17배다. 이 정도 거리에 있는 별의 지름을 정확히 측정할 수 있는 기회는 과학자들에게도 흔치 않다. 별의 지름을 정확히 측정할 수 있으며 별의 구조와 특징에 대해서 더 자세히 파악할 수 있으며 직접 측정할 수 없는 별의 지름을 추정하는 방법의 정확도를 높일 수 있다.

사실 상식적으로 생각하면 멀리 떨어진 별의 지름을 측정하는 일은 불가능에 가깝기 때문에 포기하는 것이 당연하다. 하지만 다른 분야와 마찬가지로 과학자들은 안되는 상황에서 어떻게든 되는 방법을 고민해왔다. 이런 고민이 결국 과학 발전을 이끄는 원동력일 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com