지구에서 본 우주와 외계에서 본 우주
지구에서 본 우주와 외계에서 본 우주
  • 함예솔
  • 승인 2020.06.22 23:00
  • 조회수 5171
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지구로부터 약 70억 km 떨어진 곳에서 성간 우주를 향해 질주하고 있는 우주선이 있습니다. 바로 NASA의 뉴 허라이즌스(New Horizons)호 인데요. 뉴 허라이즌스 호가 보내온 성간 우주의 밤하늘은 지구에서 보는 것과 조금 달랐습니다. 어떤 별들은 지구에서 보는 것과 다른 위치에 있는 것처럼 보였는데요. 어떻게 된 일일까요? 

 

단지 관찰자 위치만 바뀌었을 뿐

 

뉴 허라이즌스 호는 지구로부터 먼 우주로 진출했습니다. 이제 가장 가까운 별들을 볼 수 있는 특별한 시야를 갖게 됐습니다. 사우스웨스트연구소(Southwest Research Institute, SwRI)의 뉴 허라이즌스호 연구 책임자인 Alan Stern는 "뉴 허라이즌스호가 지구에서 보는 것과 다르게 외계하늘을 보고 있다고 해도 과언이 아니다"고 전했는데요. 이어 "덕분에 우리는 전에 할 수 없던 것들을 할 수 있게 됐다"며 "이는 우리가 지구에서 보이는 가장 가까운 별의 위치가 눈에 띄게 바뀌는 것을 볼 수 있게 해준다"고 덧붙입니다.

프록시마 센타우리 바라봤다. 뉴호라이즌스호가 얻은 이미지와 지구에서 얻은 이미지 사이를 왔다갔다하면서 시차를 보여준다. 출처: NASA
프록시마 센타우리. 뉴호라이즌스호가 얻은 이미지와 지구에서 얻은 이미지 사이를 왔다갔다 하면서 시차를 보여준다. 출처: NASA

지난 4월 22일~23일, 뉴 허라이즌스호는 장거리 망원카메라로 방향을 돌려 태양에서 가장 가까운 별인 ‘프록시마 켄타우리(Proxima Centauri)와 볼프 359(Wolf 359)를 촬영했습니다. 덕분에 과학자들은 우리가 지구에서 볼 때와 어떻게 다르게 보이는지 알 수 있었는데요. 

볼프 359(Wolf 359)볼 때 시차 효과. 출처: NASA
볼프 359(Wolf 359)볼 때 시차 효과. 출처: NASA

아주 오래 전부터 과학자들은 별까지의 거리를 측정하기 위해 '시차효과(parallax effect)'를 이용해왔습니다. 시차란 동일한 물체를 다른 각도로 바라봤을 때 고정된 배경에 맺히는 물체의 겉보기 위치의 차이를 말하는데요. 두 눈과 손가락만 이용하면 지금 당장 시차를 쉽게 느껴볼 수 있습니다. 

 

먼저 코 앞에서 10cm쯤 떨어진 곳에 검지나 다른 손가락을 세우세요. 그런 다음 한쪽 눈을 감은 채 손가락을 바라본 뒤 다시 다른 쪽 눈을 감은 채로 봅니다. 이렇게 한 눈씩 번갈아서 보면 손가락이 좌우로 이동하는 것처럼 보이는데요. 이러한 겉보기 움직임이 바로 시차입니다. 

 

그런데, 이 때 손가락을 더 멀리 두고 해보세요. 눈을 좌우로 바꿀 때 손가락이 좌우로 이동하는 손가락 거리가 작아지는 게 느껴지시나요? 일반적으로 시차가 작을수록 거리는 더 멀어집니다.

 

천문학자들도 이러한 시차를 이용해 가까운 별들의 거리를 재는데요. 일반적으로는 반년의 시간차를 두고서 같은 별을 찍은 2장의 망원경 사진을 이용합니다. 천문학자들은 두 사진을 비교해 별의 시차를 재는데요. 이렇게 찍으면 지구가 태양을 공전하는 궤도의 절반씩을 완주하기 때문에 천문학자들의 왼'눈'과 오른'눈' 사이의 거리가 최대가 됩니다. 이렇게 얻어진 시차를 이용해 천문학자들은 별까지의 거리를 알아냅니다.

시차 이용해 별까지 거리구하기. 출처: Wikimedia Commons
시차 이용해 별까지 거리 구하기. 출처: Wikimedia Commons

하지만 가까운 별조차도 태양 주위를 도는 지구 궤도의 지름보다 수 십 만 배나 더 멀리 떨어져 있기 때문에 시차 이동은 아주 작으며 정밀한 장비로만 측정이 가능합니다. Alan Stern은 "어떤 사람도 육안으로 이러한 움직임을 감지할 수 없다"고 말합니다. 

 

같은 날, 같은 별 쳐다봤더니

 

같은 날짜에 같은 별을 찍은 뉴 허라이즌스호의 이미지와 지구의 망원경이 찍은 사진을 비교해보면 시차이동이 즉각적으로 보입니다. 배경 별의 시야 앞을 떠다니는 별을 3D로 보여줍니다. 뉴 허라이즌스호 연구팀의 Tod Lauer는 "뉴 허라이즌스호 실험은 지금까지 수행된 것 중에 가장 큰 시차 비교의 기준점(70억km 이상)을 제공한다"며 "이는 쉽게 관측할 수 있는 별의 시차를 최초로 보여준 것"이라고 전합니다. 

 

한편 관측 당시, 지구에서 70억 km이상 떨어져 있는 뉴 허라이즌스호는 성간우주를 향해 계속 속도를 내고 있는데요. 빛의 속도로 이동하는 전파 신호로 행성 과학을 위한 흥미롭고 새로운 데이터를 계속해서 지구로 보내오고 있습니다. 이 데이터들이 지구에 도착하는데 불과 6시간 30분밖에 걸리지 않았다고 합니다. 

 

2006년 발사된 뉴 허라이즌스호는 명왕성과 카이퍼 벨트를 최초로 탐사했습니다. 2015년 7월 명왕성과 그 위성을 탐사했고 2019년 1월에는 카이퍼 벨트의 눈사람처럼 생긴 천체 '아로코스(Arrokoth)'를 근접통과(flyby)했습니다. 그리고 언젠가 결국 뉴 허라이즌호 역시 태양계를 떠나 성간 우주로 진입한 보이저호와 합류할 예정이라고 합니다. 앞으로 이 우주선이 보내 올 놀라운 장면은 또 어떤 걸까요?  


##참고자료##

 


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