우리가 매일 바라보는 밤하늘의 별들은 상상을 초월할 정도로 지구로부터 아주 먼 거리에 떨어져 있는데요. 대표적 예시로, 지구로부터 태양을 제외하고 가장 가까운 별이라 알려져 있는 센타우리자리에 위치한 프록시마는 4.2광년이라는 거리에 떨어져 있습니다.
1광년은 빛이 1년동안 쉬지 않고 여행한 거리를 의미하는데요. 빛은 299,792.458km/s의 속도로 움직이는데요. 이 속도로 여행한 1광년의 거리를 km로 바꾸면 무려 약 9조 4,607억km 입니다.
그러나 E=mc^2 이라는 공식으로 유명한 아인슈타인의 상대성이론과 특수 상대성이론에 의하면 인간은 빛의 속도로 움직이는 것이 불가능에 가깝다고 예상되는데요. 그럼 프록시마까지 여행을 갈 수도 없는 인류가 어떻게 그 먼 거리에 위치한 별의 위치를 특정한 것일까요?
방법은 의외로 간단합니다. 바로 ‘닮은 삼각형’인데요. 닮은 삼각형이란, 삼각형의 3개의 각도가 모두 같으나 변의 길이가 다른 삼각형을 의미하는데요. 예를 들어, 밑변의 길이가 2배가 되면 다른 변(빗변과 높이) 역시 2배가 되는 곱의 법칙이 적용 가능한 삼각형을 활용하는 것입니다.
< 닮은 삼각형 예시 >
이는 아무리 먼 위치에 있는 천체라도 삼각형의 각도를 정밀하게 측정할 수 있다면 거리를 특정 할 수 있다는 아주 간단하면서도 중요한 원리인데요. 바로 이 원리를 천문학자들은 별에 똑같이 적용하기로 합니다.
그러나 여기엔 크나 큰 문제가 있는데요. 바로 지구에서 바라본 별의 움직임이 너무나도 작았다는 것이었습니다. 즉 삼각형의 각도가 너무나도 작아 인간의 눈과 일반적인 각도기로는 측정은 커녕 관측조차 어려웠는데요. 그래서 과학자들은 ‘연주시차’라는 개념을 도입하기 시작합니다.
인간이 가진 2개의 눈으로 거리를 인식하는 방법은 왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 각각 사물을 보는 각도의 차이, 즉 시차를 활용해 뇌가 사물의 거리와 각도를 특정하는데요. 그래서 과학자들은 폭이 불과 4~5cm에 불과한 인간의 눈으로 측정이 어렵다면, 드넓은 우주 공간인 지구의 공전을 활용하기로 합니다.
< 연주시차 예시 – 출처 : 조선일보 >
지구와 태양의 거리는 약 1억 5천만 km로, 지구의 공전궤도를 모두 활용한다면 약 3억 km 떨어진 2개의 눈을 통해 시차를 측정할 수 있으며, 이를 연주시차라 칭합니다. 그러나 이 방법으로도 측정해야 할 각도가 너무나도 작았는데요. 180도의 각도기에서 단 한칸인 1도를 60개로 쪼갠 1분을 또 60개로 쪼갠 1초지구와 태양의 거리는 약 1억 5천만 km로, 지구의 공전궤도를 모두 활용한다면 약 3억 km 떨어진 2개의 눈을 통해 시차를 측정할 수 있으며, 이를 연주시차라 칭합니다.
그러나 이 방법으로도 측정해야 할 각도가 너무나도 작았는데요. 180도의 각도기에서 단 한 칸인 1도를 60개로 쪼갠 1분을 또 60개로 쪼갠 1초보다도 작은 각도를 측정해야 했는데요. 이를 최초로 측정한 과학자인 베셀은 백조자리 61 혹은 글리제 820이라는 별의 연주시차를 측정하였고, 그 각도는 약 0.3136초라는 아주 작은 각도였던 것이지요. 이를 통해 백조자리 61은 10.4광년 떨어져 있는 별이라는 사실을 인류 역사상 처음 발견하게 됩니다.
이러한 방법으로 베셀은 무려 1838년에 백조자리 61의 거리를 거의 근접하게 맞추는 엄청난 성과를 이룩해내는데요.(실제 거리는 지구로 부터 약 11.4광년.) 가끔은 밤하늘의 별을 올려다보며 최초로 별까지의 거리를 측정하는데 성공한 베셀을 기억해보는 것은 어떨까요?