[스페이스]우주론의 줄자 '변광성과 초신성'

허블과 리비트…여성과 남성의 조화

▲NGC 3021. 변광성과 초신성이 관찰됐다. 별들이 그곳까지의 거리를 알려준다.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 반짝이는 변광성
폭발하는 초신성
우주의 줄자 있다
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나선형 은하인 NGC 3021. 약 1억광년 떨어져 있다. 작은 사자자리에 위치해 있다. 별들도 다양한 성격을 지니고 있다. 이 은하에도 세페이드 변광성(Cepheid variable)이 있다. 별의 밝기가 변하는 변광성은 천체까지의 정확한 거리를 알려주는 '우주론의 줄자'와 같다.

변광성과 함께 은하까지의 거리를 측정할 수 있는 모델은 초신성이다. 1995년 NGC 3021에서 밝게 폭발하는 별이 관측됐다. NGC 3021에서 관측된 초신성은 허블상수로 부르는 측정값을 개선하는 것으로 이용됐다. 허블은 얼마나 빨리 우주가 팽창하느냐를 알 수 있는 기본을 마련했다. 허블은 별빛의 스펙트럼을 조사했다. 그 결과 은하의 거리와 스펙트럼의 적색 편이 정도에 비례관계가 있음을 밝혀냈다. 은하가 멀리 있을수록 더 빨리 멀어져 간다는 사실을 알려주는 법칙이다.

세페이드 변광성과 관련해서는 19세말 하버드 천문대를 주목해야 한다. 당시 하버드 천문대는 가장 큰 망원경을 가지고 있었다. 이 천문대에는 단순 계산하는 여성들이 많았다. 남성 천문학자들이 사진을 찍고 이를 건네면 여성 계산원들이 단순히 기록하고 식이었다. 이들 여성 중에 리비트가 있었다. 리비트는 마젤란 성운의 수많은 별에서 세페이드 변광성이라는 별을 찾는 일을 맡았다. 변광성을 찾아 기록하는 일이었다.

세페이드 변광성은 주기적으로 밝아졌다 어두워졌다를 반복했다. 가장 밝을 때부터 어두워졌다가 다시 가장 밝아질 때까지의 시간이 변광성의 주기이다. 리비트는 10년 동안 약 1770개의 변광성을 찾아냈다. 하나하나 기록하면서 이를 분석한 결과 변광성의 주기가 길수록 더 밝다는 사실이 드러났다. 이는 주기가 길수록 절대밝기도 높다는 것을 의미한다.

변광성의 주기를 측정해 절대 밝기를 추정하고 절대 밝기에 비해 지구에서 보이는 겉보기 밝기가 얼마나 낮은 지를 측정하면 거리를 계산할 수 있게 된다. 변광성의 주기와 밝기 사이의 비례 관계를 리비트 법칙이라고 한다. 리비트의 발견은 변광성이 천체의 거리를 측정하는 표준광원으로 사용될 수 있음을 확인시켜 준 것이다.

여성인 리비트와 남성인 허블이 우주의 거리를 알 수 있는 길을 만든 셈이다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr