[아하! 우주] 태극문양 닮은 은하계의 ‘3D 별 운동’

별을 항성이라고 하는 이유는 행성과는 달리 밤하늘에 붙박힌 듯 움직이지 않기 때문이다. 그러나 별도 움직인다. 다만 너무나 멀리 있어 그 움직임이 우리 눈에 띄지 않을 따름이다. 

오랜 시간을 두고 정밀 관측을 한 결과 항성들은 느리기는 하지만 각자 독립적으로 움직이고 있으며, 조금씩 자신의 천구 위에서의 위치를 바꾸고 있음을 알게 되었다. 이러한 별의 움직임을 고유운동이라 하는데, 각속도로 표시되며, 지구상 관측자의 시선과 직각 방향의 값이 된다.

보통 수십, 수백 광년 떨어져 있는 항성들은 수세기의 시간이 흘러도 인간의 눈에는 마치 하늘의 한 곳에 박혀서 움직이지 않는 것처럼 보이며, 따라서 고대에 만들어졌던 별자리들은 현재도 거의 비슷한 모양을 그대로 유지하고 있다. 예를 들면 큰곰자리의 북두칠성의 모양은 수백년 전이나 지금이나 거의 같다.

그러나 우리은하의 별들은 실제로 태양계 및 태양에 대하여 우주공간에서 일정 속도로 이동하고 있으며, 이해 고유운동이 일어난다. 

별의 고유운동은 관측자에 대해 무작위한 방향으로 일어나는데, 이렇게 별이 실제로 우주상에서 움직이는 속도를 공간속도라 한다. 그리고 관측자의 시선 방향으로의 속도를 시선속도라고 한다.

별의 고유운동과 시선속도 값을 모두 알고 있다면 한 항성이 태양 또는 은하에 대하여 움직이는 우주속도를 계산할 수 있다.

최근 유럽우주국(ESA) 가이아 위성의 전천 탐사로 수집한 데이터가 이 같은 별의 움직임을 3D 영상으로 보여주고 있다.

가이아 위성이 촬영한 최근 데이터로 구성된 지도에는 2,600만 은하수 별의 움직임이 나타나 있다. 파란색으로 표시된 별은 우리를 향해 움직이고 있고 빨간색은 멀리 있음을 나타낸다. 선은 하늘을 가로지르는 별의 움직임을 묘사한다.

지도의 왼쪽에 있는 큰 파란색 영역과 오른쪽에 있는 빨간색 영역은 별들이 우리은하 중심을 축으로 삼아 회전하는 인상을 주는데, 전체적인 그림이 기묘하게도 우리의 태극문양을 닮은 것이 눈길을 끈다.

별의 움직임에 대한 세부 사항을 이해하는 것은 인류가 우리은하의 복잡한 역사와 태양의 기원을 더 잘 이해하는 데 도움이 된다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com