[이광식의 천문학+] ‘나그네의 길잡이’ 세 별이 하나로 보이는 북극성 이야기

북극성과 그 주변 풍경을 담은 이색적인 천체사진이 미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진(APOD)’ 4월 11일자에 게재되어 관심을 끌고 있다. '통합 플럭스 성운'(IFN:Integrated Flux Nebula)이라고 불리는 특이한 형태의 성운이 북극성을 포위하듯이 둘러싸고 있는 이 이미지는 우리가 알던 북극성의 풍경과는 사뭇 달라 보는 이의 눈길을 잡는다.

먼저 북극성에 대해 간단히 설명하자면, 작은곰자리의 알파별인 북극성은 지구 자전축을 북쪽으로 연장했을 때 만나는 2등성 별이다. 따라서 지구가 자전할 때 별은 북극성을 중심으로 회전하는 것처럼 보이지만, 북극성 자체는 항상 같은 북쪽 방향에 머무르므로 북극성이라고 칭하게 되었지만, 엄밀히 말해 고유명사가 아니라 일반명사다. 영어로는 폴라리스(Polaris), 우리 옛이름은 구진대성(句陳大星)이라 한다.

그러면 남극성은 무엇일까? 없다. 밝은 별이 지구의 남쪽 자전축 근처에 없기 때문에 현재 밝은 남극성은 없다. 지구의 자전축은 약간 다른 방향을 가리키고 있어서 베가가 북극성이었다.

지금부터 5000년 전에는 용자리 알파별인 투반이 북극성이었다. 지구의 세차운동 탓에 지구 자전축이 조금씩 이동한 때문이다. 지구의 자전축은 우주공간에 확실히 고정되어 있지 않고 약 2만 6000년을 주기로 조그만 원을 그리며 빙빙 돈다. 지금 북극성도 조금씩 천구북극에서 멀어져가고 있어, 약 1만 2000년 뒤에는 거문고자리 알파별인 직녀성(베가)이 북극성으로 등극할 거라 한다.

북극성을 찾으면 알게 되는 것들

북극성은 하늘에서 가장 밝은 별은 아니지만 북두칠성의 두 별 메라크와 두베 사이의 선분을 5배 가량 연장하면 북극성에 닿는다. 북극성의 진면목을 좀 살펴본다면, 놀라지 마시라, 밝기가 태양의 2000배인 초거성이자 동반별 두 개를 거느리고 있는 세페이드 변광성이다. 그러니 세 별이 하나처럼 보이는 것이다. 가장 밝은 주인별 폴라리스 Aa는 초거성이며, 동반천체 폴라리스 B, 폴라리스 Ab를 거느리고 있다. 이들로부터 떨어진 곳에 동반천체 폴라리스 C, 폴라리스 D가 있는데, 이 둘은 1780년 윌리엄 허셜이 발견했다.

북극성처럼 수축과 팽창을 반복해 밝기가 변하는 세페이드 변광성은 지구에서 해당 천체까지의 거리를 알 수 있게 해주는 표준광원이다. 북극성까지의 거리는 약 430광년이다. 오늘밤 당신이 보는 북극성의 별빛은 조선의 임진왜란 때쯤 출발한 빛인 셈이다.

또 하나. 지금 당신이 북극성을 올려다본 각이 바로 당신이 서 있는 곳의 북위이다. 서울에서 보는 북극성의 올려본각은 약 38도라면, 서울이 북위 38도란 뜻이다. 그러니 북극성만 찾을 수 있다는 당신이 지구상 그 어디에 있든 방위와 위도를 알 수 있다는 뜻이다. 옛사람들은 북극성이 북으로 갈수록 높아지는 것을 보고 지구가 구형임을 깨달았다.

위의 이미지는 보름달 16개에 해당하는 8도 너비로 북극성을 촬영한 수백 장의 노출을 디지털 합성한 것이다. 프레임 전체에 통합 플럭스 성운 IFN의 희미한 가스와 먼지가 뒤덮고 있으며 멀리 왼쪽 끝부부에는 구상성단 NGC 188이 보인다.

INF는 비교적 최근에 확인된 천문학적 현상이다. 우리은하 평면 내에 있는 전형적인 기체 성운과는 달리 IFN은 은하 본체 너머에 있는 성운으로, 은하계에 있는 모든 별의 통합 플럭스에서 나오는 에너지에 의해 빛나기 때문에 이런 이름이 붙여졌다. 은하계 성간 매질의 중요한 구성 요소인 이 성운은 먼지 입자, 수소, 일산화탄소 및 기타 원소로 구성되어 있다.

NASA가 쏘아보낸 비틀즈의 ‘우주를 넘어서’

2008년 2월 4일, NASA는 창립 50주년을 기념해 비틀즈의 히트곡인 ‘우주를 넘어서(Across the Universe)’를 작은곰자리의 북극성을 향해 쏘아 보냈다. 이 노래는 비틀즈의 존 레논이 작곡한 곡으로, NASA 국제우주탐사망(DSN)의 거대한 안테나 3대를 통해 동시에 발사되었다. ‘현자여, 진정한 깨달음을 주소서’라는 존 레논의 염원을 담은 이 노래는 빛의 속도로 날아가 북극성에 도착할 것이다. 14년 전 일이니까, 지금쯤은 총여정의 3%쯤 날아갔겠다.

만약 북극성 근처에 외계인이 살고 있어 그 노래에대한 답장 노래를 보낸다면 우리는 약 1000년 후에 그들의 음악을 들을 수 있을 것이다. 자, 오늘밤에는 마당에 나가 북녘 밤하늘에서 북극성을 한번 찾아보자. 매연과 잡광으로 뒤덮인 서울 같은 대도시에서는 북극성 별빛이 당신에게까지 달려오지 않겠지만, 조금만 변두리라면 북천 별밭에서 쉽게 그 얼굴을 드러낼 것이다. 그리고, 지금 당신이 서 있는 지점의 위도와 방위를 가르쳐줄 것이다. 또 모를 일 아닌가, 그 별이 혹 당신이 사막이나 깊은 산속 그 어디에선가 조난당했을 때 당신에게 생명의 빛이 되어줄는지도.