찬란하게 빛나는 별들의 “영광”

구름 한 점 없는 밤하늘을 수놓은 무수히 많은 별들을 보면서 감탄한 적이 있습니까? 반짝이는 별빛을 보다가 별들의 밝기와 색깔이 다양하다는 것을 알게 되었을지 모릅니다. 성서에서는 적절하게도 ‘별들의 영광이 서로 다르다’고 말합니다.—고린도 첫째 15:41.

별들마다 영광 즉 빛이 서로 다른 이유는 무엇입니까? 왜 어떤 별은 하얀색인데 어떤 별은 파란색이나 노란색이나 빨간색입니까? 별들이 반짝이는 이유는 무엇입니까?

별의 중심부에는 막대한 양의 에너지를 만들어 내는 거대한 핵 용광로가 있습니다. 이 에너지는 별의 표층으로 전달되어 주로 가시광선이나 적외선의 형태로 우주 공간에 방출됩니다. 의외라고 생각될지 모르지만, 온도가 높은 별은 파란색을 띠고 낮은 별은 빨간색을 띱니다. 그러면 별들의 색이 이처럼 다른 이유가 무엇입니까?

빛은 광양자라고 불리는 입자의 흐름이라고 볼 수 있는데, 이 입자는 에너지의 파동과 같은 성질도 가지고 있습니다. 온도가 높은 별이 방출하는 광양자는 에너지가 높기 때문에 파장이 짧습니다. 따라서 스펙트럼 상의 파란색 영역에 해당하는 빛을 냅니다. 반면에 온도가 낮은 별은 광양자의 에너지가 낮기 때문에 스펙트럼 상에서 빨간색 영역의 빛을 냅니다. 우리 은하에 있는 별인 태양은 주로 스펙트럼의 중간 부분 즉, 녹색에서 노란색까지의 영역에 해당하는 빛을 방출합니다. 그러면 태양이 녹색빛을 띠지 않는 이유는 무엇입니까? 우리의 눈에 보이는 다른 파장의 빛도 많이 방출하기 때문입니다. 그러한 여러 가지 빛들이 모두 합쳐져서 태양은 우주에서 볼 때 하얀색이 되는 것입니다.

태양에 “색을 입히는” 지구의 대기

태양빛이 지상에 도달하기 전에 대기를 통과하기 때문에 태양의 색은 시간에 따라 다르게 보입니다. 예를 들어, 정오 무렵에 태양은 보통 밝은 노란색을 띱니다. 하지만 태양이 지평선 가까이 있는 일출이나 일몰 때는 주황색을 띠거나 심지어 빨간색이 되기도 합니다. 이처럼 색이 달라지는 이유는 지구의 대기 중에 있는 기체 분자와 수증기 그리고 다양한 미세 입자들 때문입니다.

대기의 여러 성분들로 인해 태양빛이 대기를 통과할 때 파란색과 보라색 빛은 산란됩니다. 그래서 맑은 날에는 하늘이 아름다운 파란색으로 보이게 됩니다. 한낮의 태양이 주로 노란색을 띠는 이유도 태양의 가시광선에서 이처럼 파란색과 보라색이 빠졌기 때문입니다. 하지만 태양이 지평선 가까이에 아주 낮게 있을 때는 빛이 대기를 비스듬히 통과하여 지면에 닿습니다. 그 결과, 햇빛이 대기를 더 많이 통과하면서 파란색 영역의 빛과 녹색 빛이 매우 많이 산란됩니다. 일몰 무렵에 태양이 때때로 화려한 붉은색으로 물드는 이유가 바로 여기에 있습니다.

밤하늘에 떠 있는 아름다운 천체들

우리가 보는 밤하늘의 모습은 감각 기관인 눈에 크게 영향을 받습니다. 눈은 두 종류의 시각 세포 즉 원추 세포와 간상 세포를 통해 빛을 받아들입니다. 원추 세포는 색을 구별하지만 아주 어두운 곳에서는 작동하지 않습니다. 반면에 간상 세포는 색을 구별하지는 못하지만  빛을 감지하는 능력이 매우 탁월합니다. 최적의 환경에서 간상 세포는 단 하나의 광양자에도 반응할 수 있습니다! 하지만 간상 세포는 스펙트럼에서 파란색 영역에 있는 파장이 짧은 빛에 더 민감하게 반응합니다. 따라서 육안으로 밝기가 동일한 희미한 별을 보았을 때 파란색 별은 보이고 붉은색 별은 보이지 않을 수 있습니다. 하지만 오늘날에는 다양한 도구들 덕분에 관찰할 수 있는 천체의 범위가 훨씬 더 넓어졌습니다.

쌍안경이나 망원경을 사용하면 밤하늘에 있는 별과 은하와 혜성과 성운과 같은 흐릿한 천체들을 더 잘 볼 수 있습니다. 그렇다 해도 우리의 시야는 어느 정도 대기의 영향을 받지 않을 수 없습니다. 그러나 지구 주위를 도는 허블 우주 망원경(HST)이 등장하면서 그러한 문제가 해결되었습니다. 과학 기술의 결정체인 이 우주 망원경은 육안으로 관측 가능한 가장 어두운 별에 비해 밝기가 100억분의 1밖에 되지 않는 물체도 감지해 낼 수 있습니다! 허블 우주 망원경 덕분에, 항성들 사이의 고체 입자와 기체로 이루어진 성운과 은하 등 먼 우주에 있는 천체들이 연출하는 아름다운 장관을 촬영할 수 있게 되었습니다.

하지만 최근에는 허블 우주 망원경에 버금가거나 어떤 면으로는 훨씬 뛰어난 성능을 갖춘 천체 망원경들이 지상에 설치되었습니다. 예를 들어, 이러한 새로운 망원경들은 대기의 간섭을 제거하는 획기적인 기술을 사용하기  때문에 허블 우주 망원경보다 더 선명한 상을 얻을 수 있습니다. 그러한 망원경 가운데는 하와이 섬에 있는 W. M. 켁 천문대의 제1 켁 망원경이 있습니다. 이것은 세계에서 가장 큰 광학 망원경 중 하나입니다. 오스트레일리아 시드니 대학교에서 일하는 천문학자인 피터 터트힐은 제1 켁 망원경을 사용해서 먼지 구름을 발견했습니다. 관측 당시, 이 먼지 구름은 지구에서 볼 때 우리 은하의 중심부 근처에 있는 것처럼 보이는 궁수자리의 쌍성계로부터 방출되고 있었습니다.

천문학자들은 우주를 관찰해 감에 따라 점점 더 많은 별과 은하를 발견하고 있습니다. 우주에 존재하는 별과 은하는 얼마나 됩니까? 인간은 그저 추측만 할 수 있을 따름입니다. 하지만 창조주이신 여호와 하느님은 그 수를 알고 계십니다. 시편 147:4에서는 그분이 “별의 수를 세시고, 그 모두를 그 이름으로 부르신다”고 알려 줍니다.

예언자 이사야도 그와 비슷한 말을 했습니다. 사실 그는 한 걸음 더 나아가 과학적 사실과 놀라우리만큼 정확하게 부합되는 말을 남겼는데, 우주가 하느님의 무한한 활력 즉 에너지의 산물이라는 점을 지적한 것입니다. 그는 이렇게 말했습니다. “너희는 눈을 높이 들고 보아라. 누가 이것들을 창조하였느냐? 그분은 그 군대를 수대로 끌어 내시고, 그 모든 것을 이름으로 부르시는 분이다. 그분은 활력이 풍부하시며 또한 능력이 강하시어, 그중 하나도 빠지지 않는다.”—이사야 40:26.

약 2700년 전에 살았던 이사야는 우주가 하느님의 무한한 에너지의 산물임을 어떻게 알았습니까? 그 점을 스스로 깨닫게 된 것은 분명 아니었을 것입니다! 그는 여호와의 영감을 받아 알게 된 점을 기록으로 남겼습니다. (디모데 둘째 3:16) 그리하여 이사야를 비롯한 성서 필자들은 어떤 과학 교과서나 망원경도 하지 못한 일을 할 수 있었습니다. 그들은 찬란하게 빛나는 아름다운 별들을 만드신 분이 누구인지 밝혀 준 것입니다.

[16면 네모와 삽화]

별은 왜 반짝이는 것일까?

별이 반짝이는 것처럼, 다시 말해 밝기나 위치가 조금씩 변하는 것처럼 보이는 이유는 지구 대기의 방해 작용 때문입니다. 예를 들어, 수영장 바닥에 작은 전구들이 있다고 생각해 보십시오. 수면에 물결이 치면 전구의 빛이 별처럼 반짝이게 됩니다. 하지만 큰 불빛은 상대적으로 물결의 영향을 적게 받습니다. 어떤 면에서 행성은 커다란 불빛과 같은데, 별보다 크기 때문이 아니라 지구와 훨씬 가까이 있어서 크게 보이기 때문입니다.

[17면 네모와 삽화]

천체 사진의 색깔에 관한 진실

허블 우주 망원경 덕분에 사람들은 감탄을 자아내는 형형색색의 아름다운 은하와 성운과 별들의 사진을 볼 수 있게 되었습니다. 하지만 천체들은 실제로 사진과 동일한 색깔을 띠고 있습니까? 사실, 천체 사진은 미술과 과학 기술을 사용해 본래의 모습을 재현해 낸 것입니다. 허블 우주 망원경으로 찍은 사진은 원래 흑백이지만 여러 개의 컬러 필터를 거칩니다. 그 후 천문학자와 영상 전문가들이 최신 기술과 컴퓨터 프로그램을 이용해서 최종 사진을 만들어 냅니다. 그 과정에서 흔히 천체의 실제 색이라고 여겨지는 색깔을 가능한 한 그대로 재현하기 위해 노력합니다. * 하지만 때때로 과학적 분석을 위해 특정한 대상을 잘 보이게 하려고 일부러 실제와 다른 색깔을 입히기도 합니다.

[각주]

[삽화]

흑백 사진

빨간색

녹색

파란색

세 가지 색을 합성하여 만든 최종 사진

[자료 제공]

J. Hester and P. Scowen (AZ State Univ.), NASA

[16면 삽화]

외뿔소자리 V838 별

[16면 삽화]

상호 작용하는 은하들 Arp 273

[15면 사진 자료 제공]

NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA) -ESA/Hubble Collaboration

[16면 사진 자료 제공]

V838: NASA, ESA, and H. Bond (STScI); Arp 273: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)