1990년 발사된 허블우주망원경은 30년 넘게 가장 강력한 우주 망원경의 자리를 지켰다. 가장 강력한 우주 망원경의 지위는 2021년 발사된 제임스 웹 우주망원경(JWST)에게 넘겨줬지만, 여전히 허블우주망원경은 가시광선 영역에서는 가장 강력한 성능을 지닌 망원경으로 활약을 멈추지 않고 있다. 제임스 웹 우주망원경은 적외선 영역에서 관측하기 때문에 그보다 파장이 짧은 가시광선 영역에서는 허블우주망원경의 역할이 여전히 중요하다. 사실 인간의 눈에 보이는 가시광선 영역은 우주에 있는 빛의 극히 일부에 지나지 않는다. 과학자들은 온전한 우주의 모습을 보기 위해서 X선이나 감마선, 자외선, 적외선, 전파 등 다양한 파장에서 우주를 관측한다. 한 번에 모든 파장을 볼 수 있는 망원경이 있다면 좋겠지만, 파장에 따라 성질이 너무 다르기 때문에 한 가지 형태의 망원경을 사용할 수 없다. 결국 거대한 접시 같은 전파 망원경부터 X선이나 감마선을 관측하는 위성까지 다양한 형태의 망원경이 필요하다. 미 항공우주국(NASA)은 사실상 거의 모든 파장에서 우주를 관측하기 위해 다양한 망원경을 운용하고 있다. 하지만 사실 가시광선보다 더 짧은 자외선 영역에서 빈자리가 존재한다. 자외선의 상당 부분은 대기의 오존층에서 흡수되기 때문에 제대로 관측하려면 X선이나 감마선처럼 우주 망원경이 필요한데, 2003년에서 2013년 사이 임무를 수행한 갈렉스(Galaxy Explorer, GALEX) 이후 새로운 자외선 우주망원경을 발사하지 않았기 때문이다. 물론 스위프트 X선 관측 위성처럼 다른 우주망원경들이 일부 자외선 영역을 관측하긴 하지만, 전문적인 자외선 관측 우주망원경은 갈렉스 퇴역 이후 발사되지 않았다. NASA는 이 공백을 메우기 위해 UVEX(UltraViolet EXplorer)라는 차세대 자외선 우주망원경 프로젝트를 발표했다. 2030년 발사 예정인 UVEX는 거의 30년 후에 발사되는 만큼 그동안의 기술 진보를 반영해 갈렉스보다 50-100배 정도 뛰어난 성능을 목표로 하고 있다. 과학자들은 UVEX를 통해 초신성 폭발이나 중성자별의 충돌처럼 고온의 입자에서 엄청난 에너지가 방출되는 사건을 더 잘 분석할 수 있을 것으로 보고 있다. 그리고 천문학에 있는 빈틈을 메워 모든 파장에서 골고루 우주를 볼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

‘별지기 중에서 이 별자리를 모르는 사람이 있을까.’ 오리온자리는 1등성을 두 개씩이나 가진 별자리의 왕자이지만, 미셸 구찌니(Michele Guzzini)의 사진은 우리가 볼 수 있는 것보다 더욱 완전한 오리온자리를 볼 수 있다. 이 같은 오리온 자리 사진은 장노출 디지털 카메라 이미징과 후처리를 통해서만 드러난다. 사진 왼쪽 위 모서리에서 가장 밝게 빛나는 거성 베텔게우스는 짙은 오렌지색을 띠고 있다. 크기는 태양의 약 900배다. 만약 베텔게우스를 우리 태양계 중심에 놓는다면 그 표면은 소행성대를 넘어 화성 궤도 너머까지 미칠 것이다. 또 수성, 금성, 지구, 화성은 베텔게우스에 먹혀 사라질 가능성이 크다. ​ 현재 베텔게우스는 밤하늘 별들 중 천문학자들이 가장 주목하고 있는 별자리다. 조만간 초신성 폭발을 앞두고 있기 때문이다. 천문학에서 ‘조만간’이란 몇달 또는 몇 년 후일 수도 있지만, 수만, 수십만 년 후일 수도 있다. ​만약 이 별이 터진다면 인류는 400년 만에 가장 가까운 초신성 폭발을 보게 될 것이며, 낮에도 베텔게우스를 볼 수 있을 뿐더러 약 2주 동안 지구에는 밤이 없어질 것이라고 한다. 밤에도 신문을 볼 수 있을 정도로 훤해진다는 뜻이다. 거리가 약 640광년이니까 현장에서는 벌써 터졌을는지도 모른다. 우주에서는 빛보다 빠른 것은 없으니까, 그 빛이 640년을 달려 우리에게 와야 비로소 알 수 있게 된다. 만약 639년 전에 폭발했다면 우리는 1년 뒤에 그 폭발 광경을 볼 수 있다는 얘기가 된다. ​ 오리온 자리의 뜨겁고 푸른 별은 무수히 많다. 오른쪽 아래에 보이는 초거성 리겔이 베텔게우스와 균형을 이루고 있고, 오른쪽 위에는 벨라트릭스가 있다. 오리온자리 허리띠에는 약 1500광년 거리에 있는 세 개의 별이 등간격으로 줄지어 있는데, 오리온 삼성으로 불리는 이 별들은 잘 연구된 성간 구름에서 탄생한 것이다. ​ 오리온자리 벨트 바로 아래에는 친숙해 보일 수도 있는 밝지만 흐릿한 빛뭉치가 있다. 바로 오리온성운으로 알려진 별의 산란장이다. ​ 마지막으로 육안으로는 거의 보이지 않지만 여기에서 매우 눈에 띄는 것은 버너드 고리(Barnard‘s Loop)다. 버너드 고리는 오리온 벨트와 성운을 둘러싸고 있는 거대한 가스 방출 성운으로 100년 전 선구적인 오리온 전문 사진작가 E. E.에 의해 발견됐다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com​

오랜 연구에도 불구하고 과학자들은 지금까지 외계 생명체의 존재를 입증하는 데 실패했다. 하지만 그럼에도 많은 연구자들은 외계 생명체가 있을 것으로 보고 있다. 광활한 우주에서 우리가 직접 탐사한 부분은 백사장의 모래 한 알 크기도 안 되는 작은 부분에 불과하기 때문이다. 태양은 은하계에 있는 수천억 개의 별 가운데 하나일 뿐이고 외계 행성은 그보다 더 많다는 점을 생각하면 생명체가 존재하는 행성이 지구 하나뿐이라는 가정이 더 이상해 보인다. 대부분 과학자가 이 의견에 동조하지만, 어떤 장소에 생명체가 있을 가능성이 제일 높은지에 대해서는 논쟁이 지속되고 있다. 최근 미국 애리조나 대학 연구팀은 생명체 존재 가능성이 낮을 것으로 추정됐던 은하계 외곽에도 생명 탄생에 필요한 물질이 부족하지 않다는 연구 결과를 발표했다. 애리조나 대학 루시 지우리스가 이끄는 연구팀은 애리조나 전파 망원경 관측소와 스페인의 IRAM 망원경을 이용해 은하계 중심에서 7만4000광년 떨어진 분자 구름인 WB89-621을 관측했다. 태양 같은 별이나 지구 같은 행성은 이런 분자 구름에서 형성되는데, 일부 과학자들은 은하계 외곽으로 갈수록 물질의 밀도가 낮아지고 인(phosphorus)같은 필수 영양소가 부족해 생명체가 탄생하기 어렵다고 보고 있다. 지구 생명체를 구성하는 6가지 주요 원소인 질소, 탄소, 수소, 산소, 인, 황(nitrogen, carbon, hydrogen, oxygen, phosphorus, sulfur)의 여섯 글자를 모아 NCHOPS라고 부르는데, 이중 인이 가장 희소성 높은 원소다. 인은 인산염 형태로 지질과 결합해 인지질을 형성하는데, 이는 모든 세포에 필수적인 세포막의 주요 재료다. 생명 에너지의 기본 단위인 ATP(아데노신 삼인산)도 이름처럼 인을 3개 지니고 있다. 뼈와 이 역시 인 성분이 부족하면 제대로 만들어지지 않는다. 산소, 탄소, 질소, 수소처럼 많은 원소는 아니지만, 귀한 대접을 받는 이유다. 그런데 원자번호 15번인 인은 태양보다 20배 무거운 별에서 생성되는 원소이기 때문에 가스 밀도가 낮은 은하계 외곽에서는 잘 생성되지 않는다는 게 일반적인 견해였다. 하지만 연구팀은 은하 나선팔에서 조금 떨어진 곳에 있는 WB89-621에서도 인의 존재를 확인하는 데 성공했다. 기존 가설에서 생각했던 것보다 훨씬 먼 은하계 외곽 지역에서 인이 확인된 것이다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다. 그 이유에 대해서는 확실히 설명하기 어렵지만, 초신성 폭발 때 외곽으로 밀려난 가스에 인이 있거나 혹은 중간 질량 별에서 원자번호 인 원자가 일부 합성될 수 있다는 가설도 존재한다. 어느 쪽이든 은하계 외곽에도 생명의 재료가 존재하는 셈이다. 물론 재료가 존재한다고 해서 반드시 생명체가 존재할 것이라고 말할 수는 없다. 과학자들은 외계 생명체의 확실한 증거를 발견하기 위해 여전히 우주를 관측하고 있다. 아마도 최초로 발견될 외계 생명체는 지구에서 멀지 않은 곳에 있을 가능성이 높다. 언젠가 은하계 먼 곳에서도 생명 현상의 징후를 발견하는 날이 올지도 모른다.

조선 ‘우주 덕후’들의 꿈의 직장 만약 당신이 천문·우주 분야에 관심이 깊고 관련 정부기관에서 일하고 싶다면, 먼저 대학에서 천체물리학과 등에서 공부하고 한국천문연구원에 시험 봐서 취업하면 된다. 그런데 만약 조선시대에 태어났다면 어떻게 하면 될까? 관상감(觀象監)이란 기관에 취직하면 되는데, 우선 이 기관에 대해 미리 잘 공부해둬야 한다. 관상관은 한국천문연구원에다가 기상청까지 겸한 기구로, 천문학뿐 아니라, 지리학·역수(曆數 ·책력)·측후(測候)·각루(刻漏) 등의 업무를 두루 맡아보던 관청이었다. 관상감의 우두머리는 영사(領事)이며, 보통 정1품으로 영의정이 겸임하고, 제조(提調) 2인을 두었다. 관상감은 잡과에 합격한 65명 구성되어 있으며, 이들이 관장하던 업무를 크게 나누면, 측우기와 각루, 천문관측, 책력 제작 등을 맡은 천문학 파트, 풍수를 다루는 지리학 파트, 운명, 길흉, 화복 따위를 연구하는 명과학 파트가 있었으며, 각 파트는 교수 1명(종6품)과 훈도 2명(정9품)으로 이루어져 있었다. 말하자면 이들이 조선의 자연과학을 이끄는 전문 과학자 집단이었다. 관상감은 또한 각 분야의 인재들을 양성하는 교육기관으로서의 기능도 수행했다. 이들 피교육자를 생도라 했는데, 천문학 20명, 지리학 15명, 명과학 10명의 생도를 각각 두었다. 이들은 거의 양반이 아닌 양가(良家)의 자제나 양반의 서얼들이었다. 이 과정을 수료한 생도만이 3년마다 열리는 잡과에 응시할 자격이 주어지며, 시험은 초시와 복시를 다 통과해야 한다. 선발인원은 천문학이 초시 10명, 복시 5명, 지리학·명과학은 초시 각 4명, 복시에서 각 2명을 뽑았다. 1등 합격자는 종8품, 2등은 정9품, 3등은 종9품 품계를 주어 관상감의 권지(權知·견습)로서 분속시켰다가 자리가 나는 것을 기다려 실직(實職)을 주었다. 이 잡과 시험은 결코 쉽지 않은 과정인데, 우주 덕후는 그때나 지금이나 있게 마련이어서, 이들은 이 치열한 경쟁에서 승리해 비로소 관상감의 관료로 조선의 하늘을 책임지게 되는 것이다. 그런데 조선시대의 우주 덕후들은 우주에 대해 어떻게 생각했을까? 중국 고전 <회남자(淮南子)>에는 ‘예부터 오늘에 이르는 것을 주(宙)라 하고, 사방과 위아래를 우(宇)라 한다’는 말이 있다. 조선 우주 덕후들은 이 <회남자>의 말에 따라 우주가 시간과 공간이 얽혀 있는 것으로 파악하고 있었을 것이다. 천문 관료들이 하는 업무는 궁궐과 도성 안의 측우기를 관리하고 강우량을 측정하며, 천문관측을 행하는 것이었다. 관측은 하루에 15차례 실시되었는데, 3인 1조로 하여 교대로 행했다. 이렇게 밤새 관측을 한 후 하늘의 특이 사항을 보고서로 작성한 아침 궁궐문이 열리면 입시해 보고했다. 특히 헤성 같은 이변이 나타나면 방중에라도 왕에게 보고되었다고 한다. 이들은 낮에 태양을 관찰하기도 했는데, 오수정을 사용하여 태양의 흑자(黑子, 흑점)를 관측한 기록을 남기기도 했다. 갈릴레오 갈릴레이가 최초로 태양흑점을 발견했다고 주장하는 1610년보다 최소 수백 년은 빠른 것이었다. 일관(日官)이라고도 불린 이들은 오늘날로 치면 천문학자로서 일식과 월식을 예보하는 일도 맡았는데, 세종 때 구식례를 행할 때 이 예보가 약 15분 어긋나는 바람에 관련 일관이 곤장을 맞았다는 기록이 <실록>에 전한다. 조선 우주덕후들이 남긴 기록 유네스코로…어쨌든 이들 덕분에 조선은 세계 최고의 천체관측기록인 <성변측후단자(星變測候單子)>를 남겼다. 별의 위치나 빛에 생긴 이변을 성변(星變)이라 하며, 이러한 변화를 관측하여 기록한 것이 성변측후단자이다. 여기에는 조선시대 천문관측 체계가 생생하게 담겨 있다. 당시 관상감의 천문학자들은 천문현상 중 혜성, 초신성, 운석을 기록하도록 했다. 특히 이 성변측후단자에는 유일하게 맨눈으로 볼 수 있는 혜성인 ‘핼리혜성’에 대한 기록도 담겼다. 핼리혜성의 존재를 처음으로 확인한 영국의 천문학자 에드먼드 핼리가 세상을 떠난 뒤 처음으로 남겨진 핼리혜성 관측 기록이다. 점성학에서 의미 있는 천문현상 가운데 절대 다수는 흉조라는 것이 동아시아의 오랜 전통이다. 성변이 계속될 경우에 임금은 수시로 중신들을 모아 이에 대한 대응책을 논의하는 것이 관례였다. 성변측후단자에는 1759년 당시 관측된 핼리 혜성의 모습이 매우 상세하게 적혀 있다.'3월 11일 신묘 밤 5경 파루 이후에 혜성이 허수(虛宿) 별자리 영역에 보였다. 혜성이 이유(離瑜) 별자리 위에 있었는데, 북극에서의 각거리는 116도였다. 혜성의 형태나 색갈은 어제와 같았다. 꼬리의 길이는 1척 5촌이 넘었다' 성변측후단자에 실린 3건의 혜성 관측 사료는 국가 공공기록물로서 현장의 기록을 담고 있다. 이 두 가지 조건을 모두 갖춘 사료는 일본과 중국은 물론 서양에서도 발견된 사례가 없는 희귀한 자료로, 한국천문학회 등 관련 기관과 학계에서는 2025년을 목표로 유네스코 세계기록유산 등재를 추진하고 있다. 조선 천문학자들의 열정이 고스란히 담겨 있는 성변측후단자에서 보듯 우주 덕후이자 기록 덕후인 선조들 덕분에 당시 조선의 천문학은 세계 최고 수준을 자랑했으며, 결코 서양에 뒤지지 않았다. 

제임스웹 우주망원경이 지구촌 밤하늘의 ‘셀럽’ 게 성운(M1)을 최초로 촬영했다. 이 선명한 이미지는 제임스웹 망원경의 NIRCam(근적외선 카메라)과 MIRI(중적외선 카메라)가 적외선으로 잡아낸 것이다.​ 게 성운에 M1이란 이름이 붙은 것은 18세기 프랑스의 천문학자 샤를 메시에가 만든 ‘목록’에 첫번째로 실렸기 때문이다. 메시에는 당시 유행했던 혜성 사냥에 진심이었던 별지기로, 혜성 사냥꾼들을 위해 혜성 사냥에 방해되는 천체 110개를 모아 책으로 출판했는데, 이것이 바로 유명한 <메시에 목록>으로 후세 별지기들에게 베스트셀러가 되었다. ​ 별지기라면 이 메시에 천체 110개를 다 찾아보는 것이 하나의 로망이 되었을 정도다. 우리나라에도 매년 춘분날 부근에 하룻밤 동안 메시에 목록 천체 110개를 다 관측하는 ‘메시에 마라톤’이 열리고 있다.​ M1에 게 성운이라는 이름이 붙은 것은 생긴 모양이 게 딱지와 비슷하기 때문이다. 이 성운은 1054년 폭발한 초신성의 잔해로, 서양 천문학사에는 1731년 영국의 아마추어 천문학자 존 베비스가 처음으로 발견했다고 하지만, 그보다 700년이나 앞선 1054년 조선의 관상감 천문학자들이 먼저 발견했다. ​ <조선왕조실록> 선조 37년 9월 21자에는 다음과 같은 기록이 보인다.​ “밤 1경(更)에 객성(客星)이 미수(尾宿) 10도의 위치에 있었는데, 북극성과는 1백 10도의 위치였다. 형체는 세성(歲星)보다 작고 황적색(黃赤色)이었으며 동요하였다. 5경에 안개가 끼었다.”​ 이 객성은 낮에도 볼 수 있을 만큼 밝았다고 한다. 역사적인 기록으로는 초신성이 폭발한 후, 4월이나 5월 초에 출현했고, 7월에는 겉보기 등급이 -7~-4.5 등급까지 이르렀다고 한다. 이는 금성의 최대밝기보다 수십 배나 밝은 것이다. 초신성은 최초로 발견된 후로부터 2년 동안 맨눈으로도 볼 수 있었다고 한다.​ 초신성 1054로 불리는 게 성운은 태양 질량의 10배가 넘는 거대한 별이 생의 마지막에 대폭발을 일으키고 남은 초신성 잔해다. 게 성운의 중심에는 폭발하고 남은 별의 고갱이인 중성자별이 초당 30회 회전하면서 펄서를 방출하고 있다. 펄서를 방출하는 게 성운의 중성자별은 성운 중심 근처의 밝은 점으로 보인다. ​ 현대 천문학자들에게 알려진 가장 기이한 천체 중 하나인 별의 핵 잔재는 게의 전자기 스펙트럼 방출에 전력을 공급한다. 크기가 무려 12광년에 달하는 게 성운은 황소자리 방향으로 불과 6,500광년 떨어져 있다. 현재도 초속 1,500 km의 속력으로 중심에서 바깥쪽으로 퍼져나가고 있다. 

조선시대에 일식 예보를 잘못해 곤장을 맞은 천문학자가 있었다. 곤장을 때린 사람은 세종이었고, 맞은 사람은 천문과 역수(曆數), 각루(刻漏) 담당 부서인 서운관의 천문학자 이천봉(李天奉)이었다. 대체 어떤 사연이었는지, '조선왕조실록'이라는 타임머신을 타고 당시로 날아가보자. 일식 때 ‘반성’하는 임금 세종 4년(1422) 1월 1일 원단을 맞았는데, 마침 일식이 시작되고 있었다. 임금이 소복을 입고 인정전의 월대(月臺) 위로 나아가 일식을 구했다. 백관들도 소복을 입고 조방(朝房·신하들이 조회를 기다리는 대기장소)에 도열해 일식을 구하니 얼마 후 해가 다시 빛났다. 세종이 섬돌로 내려와 해를 향해 네 번 절했다. 이 같은 의식을 ‘구식(救蝕)’이라 하는데, 일식과 월식으로 인해 훼손된 일월(日月)을 구하는 재변 의례를 가리킨다. 오늘날의 우리들은 대략 달력을 시간표 정도로 여기기 쉽지만, 농업생산이 경제의 축이었던 옛날엔 천체의 규칙적인 운행주기와 질서를 측정, 계산하여 만드는 책력은 국가 권력의 핵심적인 요소였다. 왕조국가 시대의 역법은 또한 왕조와 국가의 안위를 내다보기 위한 점성적 성격을 지닌 것으로도 매우 중시되었다. 전통 사회에서는 하늘에서 일어나는 일과 인간사회에서 일어나는 일 사이에 일종의 상응 관계, 즉 천인상응(天人相應) 관계가 있다고 보았기 때문에 천문은 곧 인문(人文)이기도 했다. 여기서 천문(天文)의 의미는 하늘에 나타난 별들의 운행을 무늬(文)로 표상한다는 뜻으로, '주역'의 다음 구절에서 유래한다. '우러러 하늘의 무늬를 보고, 굽혀서 땅의 결을 살핀다(仰以觀於天文, 府以察於地理)'​ 옛날에는 일식과 월식이 천체의 중심인 해와 달이 잠식되는 불길한 재변으로, 하늘이 왕의 잘못을 직접 꾸짖고 근신케 하는 징표라고 여겼다. 따라서 일식(또는 월식)이 예보되면 시일에 맞추어 각 관청은 어명을 받들어 당상관과 낭관 각 1명이 제사 때 입는 엷은 옥색 옷인 천담복(淺淡服)을 입고 하늘에 기원했다. 왕은 소복으로 갈아입고 하루종일 일식을 기다렸다가 인정전의 월대 위에 나아가 신하들과 함께 석고대죄하듯 하늘에 용서를 비는 구식례를 행했다. 이렇게 하면 그 정성에 하늘이 감복하여 일식·월식을 곧바로 원상대로 회복시켜준다고 생각했던 것이다. 그리고 구식례가 끝나야 소복을 벗었다. 월식 때는 음기를 돋운다 하여 금으로 된 종을 쳐서 구식례를 행했다. 일식과 월식을 구한다는 구식 의례는 조선조 내내 매우 빈번하게 행해졌다. 이 구식례는 매우 번거롭지만 일식·월식이 지상의 왕에게 내리는 하늘의 경고라고 여겼으므로 소홀히 할 수 없는 노릇이었다. 그런데 세종 4년의 구식례 때 서운관이 예보한 일식 시간이 되었는데도 정작 일식은 일어나지 않았다. 왕과 대소 신료들은 하릴없이 일식이 일어나기를 기다릴 수밖에 없었는데, 예보시간보다 15분이 지나서야 일식이 일어나기 시작했다. 조선시대에는 15분을 1각(一刻)이라 하여 시간의 가장 작은 단위로 삼았다. 고로 ‘일각이 여삼추’라는 말은 15분이 3년처럼 길게 느껴진다는 듯이다. 구식례가 끝난 후, 일식의 분도(分度)를 정확히 추보(推步·천체의 운행을 관측하는 것)하지 못해 예보를 15분 앞당겨 했다는 죄목으로 세종은 서운관 술자(術者) 이천봉에게 곤장을 치게 했다. 그래도 이 정도는 약과였다. 심하면 투옥되는 경우도 있었다. 하지만 우리는 여기서 조선의 일식 예보 단위가 상당히 정밀한 수준임을 알 수 있다. 왜 일식예보가 틀렸을까? 어떤 군주와 국가가 하늘의 질서를 보다 잘 살피고 이해한다는 것은 그 군주가 권력과 정치적 정당성을 보다 튼튼하게 확보한다는 것을 뜻으로, 농업생산 증대, 왕조와 국가의 길흉 예측, 정치적 정당성 강화에도 직결되는 문제였다. 세종대왕이 기울인 천문기상학 발전에 대한 노력도 이러한 맥락에서 이해할 수 있을 것이다. 세종은 대단히 현실적인 안목을 가진 임금으로, 재위 12년(1430) 8월 3일 이런 지시를 내렸다. '천문계산은 전심전력해야만 그 묘리를 구할 수 있다. 일식, 월식과 성신의 변, 그 운행도수는 원래 약간의 착오가 있었는데, 전에는 명에서 전해진 선명력법(당나라 목종 2년인 821년 서양이 만든 태음력의 하나)만 썼기 때문에 오차가 꽤 컸었다. 그런데 정초가 수시력법(授時曆法/중국 원나라 천문학자 곽수경과 왕순 등이 만든 역법)을 연구해 밝혀낸 뒤로는 책력 만드는 법이 바로잡혔다. 그러나 이번 일식의 시간이 모두 차이가 있으니 이는 정밀하게 살피지 못한 까닭이다. 옛날에는 책력을 만들 때 오차가 있으면 반드시 용서하지 않고 죽이는 법이 있었다. 내가 일식, 월식 때마다 그 시각과 가리고 걷히는 시간을 기록하지 않아 뒤에 계산해볼 길이 없으니, 이제부터 예보한 숫자와 맞지 않더라도 모두 기록하여 뒷날 고찰에 대비토록 하라.' 그러나 이후로도 일식 오보는 고쳐지지 않았다. 세종 14년(1432) 1월 4일엔 서운관에서 일식을 예보했으나 일식 현상이 없자 사헌부에서 서운관 담당관리를 처벌해야 한다는 건의를 올렸다. 이에 대해 세종은 어떻게 처리했을까? '분수가 매우 적어서 짙은 구름으로 못 보았을지도 모른다. 각도에 공문을 보내 물어보게 하라. 또 중국에서도 오늘 일식이 있을 것이라고 말했다고 하니 이것은 관측을 잘못한 죄는 아니다. 각 도의 보고와 중국 조정에 들어간 사신이 돌아오기를 기다려 다시 의논하라.' '칠정산외편'으로 조선 고유의 시간을 가지다 어쨌든 오랜 논의와 연구 끝에 조선의 일식-월식 예보가 오차를 보이는 것은 조선의 시간이 아니라 중국의 시간을 사용하기 때문이라는 결론에 도달했으며, 조선 고유의 시간을 확립하는 것이 무엇보다 선결문제임을 깨닫게 되었다. 이는 세종이 일찌기 왕자 시절부터 천문에 대해 깊이 공부해 얻은 내공 덕분임은 말할 것도 없다.게다가 세종조에는 과학과 천문에 밝은 인재들이 많았다. 흔히 세종 시대의 과학기술이라고 하면 이천과 장영실을 떠올리지만, 천문역법 분야에서 이순지(李純之, 1406~1465)의 역할은 독보적이었다. 이순지는 우리나라의 ‘과학기술인 명예의 전당’에 ‘조선 초 자주적 역법을 이룩하면서 우리 천문학을 세계 수준으로 올려놓은 천문학자’라는 평가와 함께, ‘명예로운 과학기술인’ 가운데 한 사람으로 선정된 바 있다. 이순지는 21살인 1427년 문과에 급제하여 승문원에서 외교문서 관련 업무를 맡았다. 당시 세종은 역법이 정밀하지 못한 것을 안타깝게 여겨 문신들 가운데 재능있는 사람들을 선발하여 역법에 필요한 산법(算法)을 익히게 했는데, 이순지가 가장 두각을 나타냈다. 그는 문신이었지만 이과형 천재였다. 이순지가 세종대왕의 눈에 들게 된 계기는 ‘본국(本國)은 북극(北極)에 나온 땅이 38도(度) 강(强)’이라는 계산 결과를 보고한 일이었다. 한반도의 가운데가 북위 38도라는 것을 계산한 것이다. 보고를 받은 세종은 처음에는 긴가민가했다. 그러나 중국에서 들여온 역서(曆書)를 통해 이순지가 계산한 결과가 정확하다는 것을 알고는 크게 기뻐하며 1431년부터 이순지에게 조선의 천문역법을 정비하는 일을 맡겼다. 그 결과 1433년부터 이순지를 중심으로 조선 역법 프로젝트가 진행되어, 1442년에 이르러 조선 독자의 역법인 '칠정산내편(七政算內編)'과 '칠정산외편'의 편찬이 완성되었다. 이로써 그간 중국의 역법에 전적으로 의존하던 것에서 벗어나 비로소 독자적으로 천체 운행을 계산할 수 있게 되었다. 조선 천문학, 세계 최고 수준으로 올라서다 이순지의 천문역법 연구가 특히 크게 빛을 발한 성과는 ‘한문으로 펴낸 이슬람 천문 역법서 가운데 가장 훌륭한 책’으로 평가받는 '칠정산외편'이다. 칠정은 해와 달, 수성, 화성, 목성, 금성, 토성을 뜻한다. 1442년에 정인지, 정흠지, 정초 등이 편찬한 '칠정산내편'은 1281년 원나라에서 만든 수시력을 한양의 위치에 맞게 수정, 보완한 것이다. 이에 비해 1444년 이순지와 김담이 편찬한 '칠정산외편'은 아랍 천문학의 성과를 바탕으로 한 것이다.‘내편’은 중국 천문역법과 산학 전통을 따르기 때문에 원주를 365.2575도, 1도를 100분, 1분을 100초로 하고 있는 데 비해 ‘외편’은 그리스와 아랍 천문학 전통에 따라 각각 360도, 60분, 60초로 바꾸어 계산했다. 또한 평년의 한 해를 365일로 하고 128년에 31일의 윤일을 두었는데, 1태양년이 365일 5시간 48분 45초로, 수시력보다 더 정확할 뿐 아니라 오늘날의 수치와 비교했을 때 1초 짧을 정도로 정확하다. 1년의 기점을 중국이 동지에 둔 것과 달리 춘분에 두었으며, 일식과 월식 계산에서도 ‘외편’이 ‘내편’보다 정확하다. ‘내편’을 통해 한양을 기준으로 한 정확한 천문 계산이 가능해졌으며 ‘외편’을 통해 발달된 아랍 천문학의 성과를 우리 실정에 맞게 변용함으로써 조선의 천문학은 아랍, 중국과 함께 당시 세계에서 가장 발달된 수준에 도달했다. 이순지는 이외에도 많은 천문역법서를 저술, 편찬했다. 그 가운데 1445년에 펴낸 '제가역상집(諸家曆象集)'은 다양한 서적에 흩어져 있는 천문에 관한 여러 가지 설을 모아 정리한 책이다. 단순히 모아놓은 것이 아니라 중복되는 것을 삭제하고 핵심을 취해 주제별로 분류함으로써 참고 자료로서 가치가 높은 역작이다. 1459년에는 일식-월식 계산법을 알기 쉽게 해설한 '교식추보법(交食推步法)'을 김석제와 함께 편찬했다. 계산 공식과 함께 실제 계산 사례가 실려 있으며, 계산법을 쉽게 외우는 데 도움이 되는 노랫말 형식의 설명도 실려 있어, 나중에 음양과(조선시대 관상감의 천문ㆍ지리 등을 맡는 기술직을 뽑던 잡과 시험)의 시험 교재로도 널리 쓰였다. 이처럼 이순지는 당대 세계 최정상급의 천문학자로서, 조선 천문학을 세계 최고의 수준으로 올려놓았다. 이러한 업적으로 이순지는 승지, 중추원부사, 개성부 유수, 판중추원사(종2품)에 이르렀다. 1465년(세조 11년) 이순지가 세상을 떠난 뒤 실록에는 ‘지금의 간의(簡儀), 규표(圭表), 태평(太平), 현주(懸珠), 앙부일구와 보루각, 흠경각은 모두 이순지가 세종의 명을 받아 이룬 것’이라고 기록되었다. '세조실록'은 이순지를 이렇게 평한다 '이순지의 성품은 정교하며 산학, 천문, 음양, 풍수에 매우 밝았다. 그러나 크게 건명(建明)한 것은 없었다. 정평(靖平)이라 시호(諡號)하니, 몸을 공손히 하고 말이 드문 것을 정(靖)이라 하고, 모든 일에 임할 때 절제가 있는 것을 평(平)이라 한다.' '조선왕조실록'을 통해 검색해본 결과, 조선시대에 일식이 265건, 월식이 344건 발생했다. 이는 조선의 천문기상 관측 수준이 세계 어느 나라에도 뒤지지 않았음을 단적으로 보여주는 사례다. 또한 조선 천문학과 표준시를 담당했던 관상감에서 1818년 편찬한 '서운관지'는 관상감의 조직과 운영, 천문관측과 기기, 천문서적 등을 총망라한 천문학 백과로 세계에서도 유례를 찾아볼 수 없는 천문기록이다. 이처럼 세종시대는 세계 최고 수준의 관측기기 개발과 천문관측을 통해 천문학을 발전시킨 결과 세계 최고 수준의 천문학으로 성장했으며, 조선후기 '서운관지'에 기술된 것처럼 천문학이 국가의 제도를 튼튼히 하는 기둥이 되었음을 알 수 있다. 우리나라 천문기록은 신라시대 첨성대를 시작으로 고려시대 서운관, 조선시대 관상감으로 이어졌다. 이 기관들이 기록한 천문기록은 적어도 1만 4천 건 이상이며, 아직도 해석과 발굴이 진행 중이다.좋은 일례로, 요하네스 케플러가 동년 10월 17일부터 프라하에서 관측에 착수했던 케플러 초신성은 조선왕조실록에 따르면 그보다 4일 앞선 1604년(선조 37) 10월 13일(양력)부터 시작하여 7개월에 걸쳐 약 130회 위치와 밝기를 관측한 결과가 쓰여 있다. '밤 1경에 객성이 미수 10도에 있어, (북)극과는 110도 떨어져 있었으니, 형체는 세성(목성)보다 작고 색은 누르고 붉으며 동요하였다.' 케플러의 관측기록으로만 보아 유형 2로 추정되던 이 초신성은 ‘실록’의 자세한 관측결과에 의해 유형 1 초신성으로 밝혀졌다. 조선 천문학의 개가였다.

영국의 비평가이자 역사학자 토머스 칼라일(1795~1881)을 비롯해 ‘코스모스’의 저자인 미국 천문학자 칼 세이건은 “드넓은 우주에 지구에만 생명체가 존재한다면 엄청난 공간 낭비”라고 말하며 외계 생명체 존재를 예상했다. 이런 궁금증은 천문학자와 우주생물학자들의 연구로 이어지고 있다. 외계 문명의 숫자를 추정할 수 있는 ‘드레이크 방정식’으로 일련의 과학자들은 1960년 외계 지적생명체 탐사(SETI) 프로젝트가 시작됐다. 1977년 미국 항공우주국(NASA)은 지구 문명과 환경에 대해 알리기 위한 ‘골든 레코드’가 탑재한 미국 보이저호를 발사했다. 보이저호는 현재 태양계를 벗어나 성간 여행 중이다. 외계 지적 생명체가 있다면 우리에게 성간 인사를 보내고 있을 텐데 왜 아직 만나지 못하고 있을까. 만나지 못하고 있는 것일까, 외계인이 없는 것일까. 교양 과학 계간지 ‘한국 스켑틱’은 가을호(35호)에서 외계인의 존재와 발견에 대한 두 편의 글을 실었다. 여기서는 많은 과학자가 외계 생명체의 존재를 확신하고 있음에도 외계인을 발견하지 못하는 이유에 대해 ‘과학적 회의주의’를 바탕으로 꼼꼼히 살펴봤다. 과학 저널 ‘네이처’ 편집자 출신 필립 볼 박사는 ‘외계인에 대한 빈약한 상상력’이라는 글에서 외계 지적 생명체가 어떤 존재인지 추측할 때 우리는 우리 자신에 관해 이야기하는 경향이 있다고 지적했다. 과학은 분명히 관찰이나 실험을 통해 사실을 증명해야 하는데 현재 인류가 이야기하는 외계인은 실제가 아닌 인간과 비슷한 존재를 가정하고 인간의 상상력의 틀에 가두고 있다는 말이다. 외계 문명에 대한 이런 자기 투영적 가정의 대표적 사례는 2015년 9월 미국 예일대 천문학자들이 케플러 우주 망원경으로 KIC 8462852라는 별 관측이다. KIC 8462852에서는 지금까지 알려진 자연적 과정으로 설명할 수 없는 강하고 빠르게 변하는 빛이 관측됐다. 연구팀은 별 주위를 돌고 있는 혜성 무리가 별을 가리기 때문에 나타나는 현상이라고 주장했지만, 펜실베이니아주립대 천문학자 제이슨 라이트는 외계 문명에서 만든 구조물의 그림자 때문에 발생한 것 같다는 주장을 펼친 것이 대표적이다. 실제로 과학자들은 외계 생명체를 찾으면서 우리 자신의 이미지로 상상했다. 우주를 탐험할 수 있는 지적 외계인이 있다면 “왜 아직도 만나지 못했는가”라는 ‘페르미의 역설’을 근거로 외계인이 없다고 주장하거나 성간 여행의 비용이 지나치게 비싸거나 위험하고 지구는 은하계와 비교하면 관광객이나 사회학자들을 위한 전시물로 고립된 채 보존되고 있을 수도 있다는 추측을 하고 있다. 결국 볼 박사는 인간의 기준으로 생각하는 한계에서 벗어나야 외계 생명체를 탐사하기 위한 새로운 아이디어를 얻을 수 있다고 지적했다.모턴 타펠 인디애나대 의대 교수는 ‘내겐 너무 먼 지구’라는 글에서 볼 박사와 달리 인간의 관점에서 외계 생명체가 지구를 찾을 수 없는 이유를 제시했다. 생리학적, 진화적 측면에서 볼 때 태양계 내에서는 지적 생명체가 존재할 수 없다. 또 다른 은하계에 지적 외계인이 존재하며 광속의 30~50%에 달하는 우주선을 갖고 있다고 하더라도 생물학적 유기체의 유한한 수명은 여행 범위에 한계가 있다고 타펠 교수는 지적했다. 또 고도로 지적인 생명체가 전파 신호를 보낸다고 하더라도 지구에서 관측할 정도로 강력한 전자 펄스를 보낼 수 없다는 것이다. 간혹 관측되는 전자 펄스는 외계 생명체의 증거가 아닌 초신성 폭발 같은 자연적 원인 때문이라고 설명한다. 이들은 “외계 생명체에 대한 탐색은 가능한 모든 영역을 탐색하려는 인간의 보편적 특성”이며 “UFO나 외계인 같은 개념은 공상에 불과하고 호기심을 충족하고 꿈을 만드는 것을 좇고 있다고 봐야 할 것”이라고 말했다.

날마다 당연시하고 심상하게 바라보는 태양이지만, 기실은 지름이 무려 지구의 109배, 140만km다. 시속 900km로 나는 비행기로 지구를 한 바퀴 도는 데는 이틀이면 충분하지만, 태양을 한 바퀴를 돌려면 무려 7달이나 걸리는 어마무시한 크기의 물체다.​ 그런데도 우리가 태양을 지구에서 가장 가까운 엄청난 실체이자 압도적인 현실로 생각하지 못하는 것은 너무나 먼 거리에 떨어져 있어 하늘에서 꼭 축구공만 하게 보이기 때문이다. 얼마나 멀리 떨어져 있어 그런 걸까? 약 1억 5천만km다. 실감이 안 난다면 시속 100km 차를 타고 달려가 보면 된다. 무려 170년 동안 쉼없이 가속 패달을 밟아야 하는 거리다.​ 하지만 태양에 가는 것은 되도록이면 말리고 싶다. 5500도의 열기도 열기려니와 방사능 폭우로 인해 접근하기도 전에 어떤 생명체든 소멸하고 만다.​ 그런 태양이 뿌리는 광자 알갱이들이 1억 5000만km의 우주공간을 8분 만에 주파해 내 얼굴을 어루만진다. 얼굴이 따뜻하다. 태양이란 물체의 존재감이 확 느껴진다.​ 만약 지구가 태양에 퐁당 빠진다면? 지구가 만약 공전을 멈추고 태양 인력에 끌려가 태양 속으로 퐁당 빠진다면 과연 어떤 일이 벌어질까?​ 지구의 물질 중 녹는점이 가장 높은 것이 텅스텐인데, 약 3,400도에 부글부글 끓어 곤죽이 된다. 그런데 태양의 표면온도는 5,500도다. 그러니 지구가 저 해 속에 퐁당 빠진다면 남아나는 게 하나도 없이 모조리 곤죽이 되고 만다는 뜻이다. 아마 모닥불에서 순간 빠직 하고 타버리는 한 마리 하루살이 같을 것이다. ​이 무서운 태양 에너지는 수소원자 4개가 헬륨원자 하나로 핵융합하면서 생산되는 핵에너지다. 아인슈타인의 물질-에너지 등가 방정식 E=mc·2(E:에너지. m:결손질량. c:광속)이 저 엄청난 에너지 생산의 비결이다. 이 방정식의 위력은 1945년 히로시마에서 사상 최초로 증명되었다.​ 지상의 모든 생명체는 저 무섭도록 뜨거운 수소 공의 에너지를 받고 살아간다. 식물들이 새봄을 맞아 잎 피고 꽃 피는 것은 물론, 우리의 모든 활동 에너지 역시 다 태양으로부터 온 것이다. 만약 태양이 끊임없이 에너지를 생산해 우주에 뿌려주지 않는다면 이 드넓은 태양계에는 아메바 한 마리도 살지 못할 것이다. 고로 불타는 수소 공 태양은 태양계의 지존이자 살아 있는 모든 것들의 어머니다.​​ 그렇다면 저 태양은 대체 어디서 온 것일까? 그냥 어느 날 갑자기 지구 하늘에 나타난 걸까?​ 고트프리트 라이프니츠의 충족이유율에 따르면, 존재하는 모든 것에는 원인이 있다. 따라서 저 태양도 반드시 그 시작점이 있었을 것이다. 그렇다면 그것은 언제, 무엇으로부터 비롯된 것일까? 이것은 말하자면 태양의 역사가 되겠다.​ 결론부터 말하면, 138억 년 전 우주를 탄생시킨 빅뱅이 태양 탄생의 최초 원인이다. 빅뱅이 일어나지 않았다면 태양도 지구도 당신도 없었을 것이다. 우리가 하늘의 태양을 바라보는 것은 바로 빅뱅의 확고한 증거물을 바라보는 것이다.​ 지구와 동갑인 태양 태양은 약 46억 년 전 태양계 성운으로부터 태어났다. 너비 2~3광년에 이르는 거대한 성운 덩어리가 존재했는데, 그 무렵 근방에서 엄청난 초신성 폭발이 일어났다. 태양의 수십 배나 되는 거대한 별이 생애의 막바지에 이르러 대폭발로 삶을 마감한 것이다. 이 별의 죽음이 다른 별의 탄생을 불러왔다.​ 초신성 폭발로 생긴 엄청난 충격파의 영향으로 태양계 성운이 서서히 회전하면서 뭉쳐지기 시작했다. 회전하는 성운의 덩치가 작아질수록 성운의 회전속도는 더욱 빨라진다. 이른바 각운동량 보존법칙이다. 얼음판 위에서 회전하는 김연아가 팔을 오므리면 회전이 더욱 빨라지는 것과 같은 이치다.​ 이렇게 성운이 점점 더 단단히 뭉쳐지면 그 중심에는압력과 온도가 급상승하는데, 이윽고 온도가 1천만 도를 돌파하면 한 사건이 일어난다. 중심의 수소원자 4개가 융합하여 헬륨원자 하나를 만들면서 엄청난 핵 에너지를 생산하여 반짝 불이 켜지는 것이다.여기서 생성된 광자가 밀집한 수소원자를 비집고 표면까지 올라와 마침내 최초의 광자가 우주공간으로 방출되면 이때부터 비로소 별은 반짝이게 되는 것이다. 이것이 바로 ‘스타 탄생’이다.​ 태양이 이렇게 하여 별이 된 것은, 핵우주 연대학에 따르면 정확히 45억 6720만 년 전이다. 이때 태양을 만들고 남은 찌꺼기들이 행성과 위성 그리고 수많은 소행성들을 만들었기 때문에 자연히 지구의 나이도 태양과 동갑인 45억 6700만 년쯤 되는 것이다.​ 그런데 태양과 그 나머지 태양계의 식구들, 예컨대 8개 행성과 수백 개의 위성들 그리고 수조 개의 소행성들을 밀가루 반죽처럼 하나로 뭉칠 때 태양이 차지하는 비중은 얼마나 될까?무려 99.86%! 지구를 포함해 태양 외의 모든 천체들은 다 합쳐봤자 0.14%라는 얘기다. 그중에서 가장 덩치가 큰 목성과 토성이 90%를 차지하니, 우리 지구는 나머지 0.014% 속의 한 티끌에 지나지 않는다.​ 태양의 종말 45억 6000만 년 전부터 지금까지 지구 하늘에서 쉼없이 불타면서 나를 비롯해 지구상의 뭇생명들을 살리고 있는 저 태양은 그럼 얼마나 오래 살까? 현재 태양은 우주의 다른 대다수 별과 마찬가지로 별의 진화과정 중 핵융합을 통해 에너지를 생산하는 주계열성 단계에 있는데, 이 단계는 별의 생애 중 거의 90%를 차지한다. 태양은 주계열 단계에서 약 109억 년을 머무를 것으로 예상된다.​ 태양은 질량이 작아 초신성 폭발을 일으키지 못하는 대신, 71억 년이 지나면 적색거성으로 부풀어오를 것이다. 중심핵에 있는 수소가 소진되어 핵이 수축되면서 태양 온도는 치솟고 외곽 대기는 무섭게 팽창한다. 그로부터 6~7억 년 뒤에는 마침애 태양 외곽층이 우주로 방출되어 거대한 먼지 고리를 만들게 된다. 이른바 행성상 성운이다. 이때 수성과 금성, 지구는 팽창하는 태양에게 잡아먹힐 것으로 천문학자들은 예상한다.​ 외층이 탈출한 뒤 극도로 뜨거운 중심핵이 남는데, 이 태양의 속고갱이 같은 중심핵은 수십억 년에 걸쳐 어두워지면서 지구 크기만 한 백생왜성이 된다. 이 시나리오가 태양과 비슷하거나 좀 더 무거운 별들의 운명이다.​ 태양이 진화한 행성상 성운의 고리는 천왕성이나 해왕성 궤도 부근까지 뻗칠 것이며, 아마도 그 별먼저 속에는 한때 지구에서 잠시 문명의 일구면 살았던 인류의 잔재들도 포함되어 있을 것이다. 

현실의 장벽에 부딪혀 희망이 좌절될 때마다 나도 모르게 떠오르는 이미지가 있다. 바로 고흐가 그린 밤하늘의 별빛이다. ‘별’을 그린 화가들은 무수히 많았지만, ‘별빛’을 그런 방식으로 그린 화가는 고흐가 유일하지 않았을까. 고흐는 단지 별을 그리고 싶었던 게 아니라 별빛의 아우라를 그리고 싶었던 것 아닐까. 고흐의 별빛은 불꽃놀이처럼 아스라하게 번져 나오는 것 같기도 하고, 물 위에서 파문을 일으키는 소용돌이 같기도 하며, 초신성이 폭발하는 것처럼 강렬한 에너지를 품어 안고 있는 듯하다. 고흐는 별빛을 그릴 때조차 마치 자화상을 그리듯 격렬하게 자신의 마음을 투사했다. 그리하여 고흐의 별빛은 단순한 형태가 아니라 일종의 은밀한 암호나 신비로운 주문처럼 느껴진다. 제발 이 현실의 장벽을 뛰어넘을 수 있기를, 부디 내 안에 숨어 있는 최고의 빛을 그림을 통해 발현할 수 있기를. 고흐는 그렇게 간절히 기도하듯, 은밀히 주문을 외우듯, 별빛을 그렸을 것이다.“내가 확실히 아는 것은 없지만, 밤하늘의 별을 바라볼 때마다 나는 새로운 꿈을 꾸게 됩니다.” 고흐는 편지에서 이렇게 고백했다. 아무리 힘든 순간에도 고흐는 별을 그릴 때만은 행복했다고 한다. 누이동생에게 쓴 편지에서 그는 밤하늘의 별을 그릴 때야말로 모든 시름을 잊는 행복한 순간이라고 고백했다. 아마도 그 간절함이 별빛에 그토록 많이 투사되어 있기에 전 세계 사람들은 여전히 고흐가 그린 밤하늘에 열광하는 것이 아닐까. 별빛에 무슨 간절한 사연이 깃든 것처럼, 별 하나하나에 저마다의 간곡한 이야기가 담겨 있는 것처럼, 그렇게 고흐가 그린 밤하늘은 아름답게 빛난다. 편안하고 지루하게 사느니 차라리 열정적으로 살다가 죽고 싶다고 생각했던 고흐. 그에게 열정이 없는 삶은 무덤과 같았으며 그 열정은 바로 사랑, 예술, 이상을 향한 멈출 수 없는 동경이었다. 그는 예술이야말로 삶으로 인해 망가지고 부서진 사람들의 영혼을 위로하는 몸짓임을 알고 있었다. ‘밤의 카페 테라스’와 ‘론강의 별이 빛나는 밤’과 ‘별이 빛나는 밤’을 나는 ‘고흐의 별빛 3부작’으로 부르고 싶다. 이 별빛 3부작에는 뭔가 보이지 않는 스토리가 담겨 있는 것만 같다. 아를에서 그린 ‘밤의 카페 테라스’에는 인간 세상의 환한 빛과 별빛으로 반짝이는 어두운 밤하늘이 대비되면서 밤하늘이 아름다운 조연처럼 그려진다면, ‘론강의 별이 빛나는 밤’에서는 반대로 인간이 아주 작고 소박한 조연처럼 그려지고 강물 위로 쏟아지는 별빛이 비로소 진정한 주연으로 등장하는 느낌이다. 생레미에서 그린 ‘별이 빛나는 밤’은 모든 주변의 풍경을 압도하는 별빛의 격동적인 불꽃놀이가 보는 이의 마음을 격하게 사로잡는다. 마치 별들이 장엄한 오케스트라 반주에 맞춰 거대한 군무를 추고 있는 것처럼 보이기도 한다.고흐가 별을 그린 모든 작품이 아름답지만, 그중에서도 내가 가장 친근감을 느끼는 작품은 ‘론강의 별이 빛나는 밤’이다. 이 작품은 꼭 아를이나 생레미처럼 머나먼 유럽으로 떠나지 않아도 우리 동네 근처의 강물이나 호수에 비친 밤하늘의 별빛처럼 친밀하게 느껴진다. 내가 오르세 미술관을 여러 번 방문했음에도 불구하고 ‘다음에 파리에 가면 또 오르세 미술관을 가야지’라는 결심을 멈추지 못하는 이유도 바로 이 그림 때문이다. 고흐, 모네, 세잔, 마네를 비롯한 수많은 화가들의 걸작이 모여 있는 너무나도 볼 것 많은 미술관이지만, 아무리 보고 또 봐도 질리지 않는 ‘나만의 원픽’은 바로 ‘론강의 별이 빛나는 밤’이다. 론강의 별빛이 오르세 미술관에서 빛나는 한, 나는 오르세 미술관을 향한 그리움을 멈추지 못할 것이다. 오르세 미술관에서 나는 일부러 ‘고흐의 방’을 남겨두고 다른 작품들부터 쭉 먼저 돌아본다. 고흐를 마지막에 봐야 감동의 여운이 더 길게 남을 것 같아서. 언제 봐도 도발적이고 발칙한 상상력을 자극하는 마네의 ‘풀밭 위의 점심식사’, 지베르니에 집을 짓고 자신의 집을 거대한 아틀리에로 만들었던 모네의 ‘수련’, 춤을 추는 댄서들의 동작을 평생 연구했던 드가의 연작들, 로댕과 카미유 클로델의 걸작 등을 벅찬 감동으로 천천히 관람한 뒤 나는 고흐의 방으로 거의 뛰다시피 걸어간다. 고된 노동을 잠시 멈추고 달콤한 낮잠에 빠진 농부의 ‘시에스타’, 하늘색과 민트색 붓 터치가 고흐를 마치 살아 있는 인물처럼 꿈틀거리게 만드는 ‘자화상’, 그리고 고흐의 마지막 시간을 함께해 준 벗이자 의사였던 ‘가세 박사의 초상’ 등을 다 둘러본 뒤 나는 마치 ‘피날레 모멘트’를 오래오래 기다린 관객처럼 벅찬 감정으로 ‘론강의 별이 빛나는 밤’ 앞에 선다.고흐는 ‘검은색을 쓰지 않은 밤’을 꿈꾸었다. 그가 보기에 밤하늘은 대낮보다 훨씬 풍요로운 색채의 스펙트럼으로 물결치고 있었기에. ‘론강의 별이 빛나는 밤’이 풍요로운 색채로 일렁이는 것은 바로 흔한 검은색을 쓰지 않고 파란색, 보라색, 녹색, 레몬색으로 밤하늘을 표현했기 때문이다. 밤하늘을 오랫동안 관찰해야만 바라볼 수 있는 다채로운 빛의 스펙트럼을 그는 이해했던 것이다. 그는 실제로 한밤 야외에 이젤을 세워놓고 이 그림을 그렸다. 보통 다른 화가들은 낮에 야외에서 스케치를 하고 밤에 아틀리에에서 보다 안전한 환경을 확보한 채 색칠을 했지만, 고흐는 바로 그 순간 별이 그 모습으로 빛날 때 반드시 현장에서 그려야만 별빛의 감동을 그대로 담을 수 있음을 깨달았다. 춥거나 바람이 불거나 무섭거나 고통스러울 때조차도 그는 오래오래 별다른 장비 없이 야외에서 버티며 ‘바로 그 순간의 그 빛’을 담기 위해 고군분투했다. 나는 고흐의 이런 투지를 사랑한다. 내게 절실한 용기, 내게 부족한 용기이기 때문이다. 편안함에 이끌리고 아늑함에 매혹되는 나를 다그쳐 어서 바깥으로 나가 모험을 시작하라고, 내 안에서 새로운 실험과 떠남을 부추기는 사람이 바로 빈센트 반 고흐다. 고흐는 어둠 속에서도 어둠만을 보지 않았다. 어둠이야말로 낮에는 잘 보이지 않는 새로운 빛을 볼 수 있는 기회가 아닐까. 세상이 힘들고 각박해질수록 우리는 어둠 속에서 또 하나의 새로운 빛을 볼 수 있는 마음의 눈을 잃지 않기를 간절히 바란다. 고흐가 편지에서 밝힌 것처럼 어두운 곳에서는 색조의 특성을 명확하게 알 수 없기 때문에 녹색을 파란색으로, 분홍색 라일락을 파란색 라일락으로 칠할 수 있는 위험이 있었다. 하지만 어둠 속에서 더 그윽하고 미묘하게 타오르는 색채의 섬세한 일렁임을 그리기 위해서는 밝은 화실의 익숙한 조명이 아니라 ‘바로 지금 오늘의 밤하늘, 바로 이 순간의 별빛’이 필요했다. 고흐가 보기에는 기존의 화가들이 그린 밤은 대부분 ‘검은색’으로 그려졌고, 어둡고 창백하며 희끄무레하고 흐리멍텅하게 느껴지는 색채의 조합이 밤하늘의 대명사처럼 굳어져 있었던 것이다. 고흐는 보다 찬란한 밤을 꿈꾸었다. 촛불 하나를 그리는 것만으로도 가장 풍요롭고 싱그럽게 빛나는 노란색과 주황색을 표현할 수 있는, 그런 밤을 그리고 싶었다. ‘론강의 별이 빛나는 밤’은 검고, 단조롭고, 아무런 창조적인 해석이 느껴지지 않는 기존의 단조로운 밤하늘에서 벗어나고자 하는 고흐의 시도가 마침내 성공한 실험이었던 것이다.위대한 예술작품은 우리 마음속에 ‘자기만의 독립적인 방’을 만들어준다. 내 마음속에는 빈센트 반 고흐의 방은 물론 클로드 모네의 방, 피카소의 방, 조지아 오키프의 방, 마크 로스코의 방 등 수많은 아름다움의 비밀 처소들이 있다. 나의 힐링 스페이스는 단지 지상에 실제로 존재하는 장소뿐 아니라 지도에도 없는 곳, 주소조차 없는 곳, 그러나 우리 마음속에는 분명히 존재하는 곳이기도 하다. 첫사랑의 설렘이 시작되던 장소나 처음으로 그 사람과 손을 잡은 장소를 잊지 못하는 것처럼 나는 고흐의 방, 모네의 방, 클림트의 방을 잊지 못할 것이다. 그곳은 내 마음속에서 예술이라는 눈부신 별자리가 그려지기 시작하는 장소이기에. 나의 모든 노력이 수포로 돌아갈 때마다, 이 세상이 내가 꿈꾸던 것만큼 따스하고 친절하지 않음을 깨달을 때마다, 나는 고흐를 생각하며 힘겨운 시간들을 버텼다. 바깥세상이 엄청나게 시끄럽고 고통과 충격으로 가득할 때조차도 ‘내 마음의 힐링 스페이스’에는 고흐의 별이 빛나고 있어 비로소 내 지친 마음이 쉴 수 있기에. 한낮에도 눈을 감으면 군청색의 밤하늘과 레몬색의 별빛이 반짝이는 고흐의 별밤이 마치 3D 영화처럼 내 마음속에서 입체적으로 떠오른다. 한낮에도 나는 언제든 내 마음속 고흐의 별빛으로 잠겨들 수가 있다. 우리는 그렇게 자신의 마음속에 힐링 스페이스를 지을 수 있다. 사랑하는 존재의 흔적이라는 씨앗을 우리 마음의 토양 속에 영원히 심음으로써. 고흐의 별빛이라는 씨앗, 모네의 수련이라는 씨앗, 클림트의 키스라는 씨앗이 내 마음속에 둥지를 튼 한, 나는 결코 어디서든 외로움을 느끼지 않을 것이다. 예술의 감동이 내 마음에 뿌린 감동의 소나기가 언제든 내 마음을 촉촉이 적셔줄 것이므로. 당신에게도 내 마음속에 집을 짓기 시작한 그 수많은 ‘아름다움의 방들’, ‘힐링 스페이스의 씨앗들’을 고스란히 선물해 주고 싶다. 사랑과 희망이 있는 장소에 대한 그리움이 남아 있는 한, 우리는 끝내 이 슬픔과 우울의 시간들을 견뎌낼 수 있을 테니. 문학평론가·작가

별의 일생은 사람과 비슷하다. 처음에는 가스 덩어리로 시작해 점점 커지다가 어느 순간이 되면 핵융합 반응에 필요한 질량을 끌어 모아 빛나기 시작한다. 추가로 가스를 모아 더 성장하면 일반적인 별인 주계열성 단계로 진입해 오랜 세월 빛나게 된다.  하지만 인간처럼 별도 노화가 서서히 진행된다. 중심부의 수소 가스가 점점 소진되고 헬륨이나 그보다 더 무거운 원소가 많아지면 별은 점점 커진다. 그리고 태양 질량의 별은 결국 마지막 노년기인 적색거성 단계를 거쳐 최후를 맞이하고 유품으로 백색왜성을 남긴다. 반면 태양보다 무거운 별의 경우에는 초신성 폭발과 함께 더 격렬한 최후를 맞이한다.  그런데 실제로 우리에게 중요한 것은 드물지만 무거운 별에 맞이하는 초신성 폭발이다. 이때 무거운 원소들이 생성되기 때문이다. 사실 우주가 생성된 직후 우주에는 수소와 헬륨밖에 없었다. 지구와 인간을 구성하는 무거운 원소는 모두 초신성 폭발의 결과로 생겨났다.  천문학자들은 수소나 헬륨보다 무거운 원소를 모두 금속이라고 부른다. 시간이 지날수록 우주에 금속 성분이 풍부하기 때문에 금속 성분이 많은 별일수록 젊은 별이라고 할 수 있다. 따라서 은하에서 젊은 별이 많은 지역을 확인할 때도 금속의 비율이 중요한 지표로 사용된다.  그런데 아이러니하게도 멀리 떨어져 있는 은하보다 우리 은하에 속해 있는 젊은 별의 지도를 작성하는 일이 어렵다. 우리가 은하 안에 있다 보니 다른 은하처럼 전체를 밖에서 보기 어렵기 때문이다.  하지만 텍사스 대학의 케이스 호킨스가 이끄는 연구팀은 가능한 범위 안에서 우리 은하에 있는 젊은 별의 지도를 작성하는 연구를 진행했다. 연구팀은 20억 개 이상의 별의 화학적 구성에 대한 정보가 담긴 LAMOST 및 유럽 우주국의 가이아 망원경 데이터를 이용해 지구에서 최대 32,600광년 떨어진 별의 나이 지도를 완성했다.  지도를 보면 붉은색으로 표시된 젊은 별들은 주로 은하 나선팔의 중심에 집중되어 있음을 알 수 있다. 많은 가스와 별이 모인 장소가 새로운 별의 생성이 활발한 곳이라는 의미다. 반면 태양은 여기서 약간 벗어난 곳에 있었다.  태양의 나이는 46억 년으로 사람으로 치면 이제 인생 절반을 지난 40대 초반의 별이라고 할 수 있다. MZ세대나 그보다 더 젊은 세대에 해당하는 별은 좀 떨어진 장소에 있고 태양은 비교적 나이 든 별 사이에 있다. 하지만 반대로 말해서 그 정도 시간이 지났기 때문에 인간 같은 지적 생명체가 진화할 수 있었다.  사실 나이가 어린 별도 그리고 태양처럼 중간 정도 지난 별도, 마지막 순간을 맞이해 우주로 물질을 공급하는 별 모두 우주의 일부이고 자연의 순환이라고 할 수 있다. 인간은 별과는 비교할 수 없을 정도로 짧게 살다 가는 존재이지만, 과학을 통해 이 과정을 탐구하고 이해해 나가고 있다. 

지난 10년 이래 지구에서 가장 가까운 ‘우주 폭발’은 외계지성체 탐사(SETI) 연구소의 기록을 훌쩍 뛰어넘는 기록이 되었다. (SN) 2023ixf로 명명된 이 초신성은 지난 5월 19일 일본 아마추어 천문가 이타가키 고이치에 의해 처음 발견되었다. 이 초신성이 나타난 지 한 시간 만에 SETI와 유니스텔러(Unistellar)의 코스믹 캐터클리즘(Cosmic Cataclysms) 프로그램에 참여하는 아마추어 천문가들이 사건에 참여했다. 초신성은 지구에서 큰곰자리 방향으로 약 2100만 광년 떨어진 나선은하인 바람개비 은하(M101)에서 발생했다. 이 초신성 폭발로부터 데이터를 수집하기 위해 아마추어 천문가 시민 과학자를 포함한 기록적인 수의 관찰자들이 여기에 참여했다. 데이터를 통해 과학자들은 해당 초신성이 II형 초신성임을 밝혀냈다. 이 유형의 초신성은 태양질양의 10배 이상 되는 거성이 핵융합을 위한 연료가 고갈되어 마침내 급격한 중력붕괴로 인해 대폭발을 일으키는 현상이다. 따라서 초신성은 새로운 별이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다.이때 초신성이 쏟아내는 빛은 한 은하의 밝기와 맞먹을 만큼 엄청난 것으로, 우주에서 가장 극적인 드라마라 할 수 있다. ETI 연구소 연구원 로렌 스그로는 “시민과학 네트워크가 할 수 있는 일이 정말 놀랍다”면서 “이것은 지난 10년 이래 가장 가까운 초신성이었고, 관찰자들은 이 특별한 기회를 최대한 활용했다. 그들은 가능한 한 빨리 관측 목표에 뛰어들어 계속 관찰했기 때문에 우리는 이 프로그램의 모든 잠재력을 목격할 수 있었다”고 밝혔다. 이 노력에는 123명의 헌신적인 아마추어 천문가들이 115개의 망원경으로 초신성에서 나오는 빛이 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지를 관찰한 252개의 관찰 데이터가 포함되어 있다. 이를 통해 SETI 과학자들은 시간 경과에 따른 밝기 변화를 보여주는 광도 곡선 프로파일을 구축할 수 있었다. (SN) 2023ixf에 대한 이야기는 여기서 끝나지 않는다. 이 초신성은 적어도 오는 8월까지 계속 볼 수 있을 것으로 예상되며, 코스믹 캐터클리즘 프로그램의 아마추어 천문가들은 계속해서 그 진행상황을 모니터링할 것이다. 

제임스웹 우주망원경(JWST)이 믿을 수 없을 정도로 밝은 감마선 폭발(GRB)을 추적하여 두 중성자 별의 격렬한 충돌을 추적, 발견했다. 중성자별이란 초신성 폭발 후 남은 별의 핵이 중력붕괴로 축퇴되어 원자 내부의 원자핵과 전자가 합쳐져 중성자로 변해서 만들어지는 별로, 각설탕 하나만한 물질의 무게가 무려 10억 톤이나 되는 고밀도의 별이다. 당신의 손가락에 끼여 있는 반지에는 ‘킬로노바'(kilonova)라고 알려진 중성자별 충돌로 생성된 원자가 포함되어 있을 가능성이 높다. 킬로노바는 지속 시간이 긴 GRB를 폭발시킬 뿐만 아니라, 별의 중심부에 있는 핵 용광로에서는 합성할 수 없는 중원소가 만들어지는 장소로 여겨지기 때문이다. 이러한 원소는 금, 백금 및 우라늄을 포함하여 우주에서 가장 무거운 원소를 생성하는 ‘중성자 포획’으로 생성된다. 이 과정의 메커니즘을 이론화한 것을 r-프로세스라 하는데, 이 r-프로세스는 중성자별이 서로 충돌할 때 나타나는 극단적으로 폭력적인 조건에서만 진행될 수 있다. 웹 망원경이 이러한 사건을 감지하는 데 사용된 것은 이번이 처음으로, 강력한 우주망원경은 이 같은 폭발로 생성되는 중원소의 신호도 감지할 수 있었다. 특히 연구팀은 중원소인 텔루륨과 납보다 무거운 15가지 금속 그룹인 란탄족 생성의 증거를 찾아냈다. 연구진들은 "이러한 관찰은 GRB의 핵합성이 광범위한 원자 질량 범위에 걸쳐 r-프로세스 요소를 생성할 수 있고, 우주 전체에 걸친 중원소 핵합성에서 중심적인 역할을 할 수 있음을 보여준다"고 밝혔다. 네덜란드 라드바우드 대학 앤드류 레반 교수가 이끄는 연구팀이 킬로노바 소스를 따라가는 GRB의 발원 천체는 그 자체로도 특별한 존재다. GRB 230307A로 지정된 이 별은 지난 3월 7일 NASA의 페르미 감마선 우주망원경에 의해 처음 발견되었으며, 지금까지 본 GRB 중 두 번째로 밝다. GRB는 약 34초 동안 지속되었고, 다른 여러 망원경으로도 발견되었는데, 이로 인해 천문학자들은 GRB의 출발점을 삼각측량할 수 있었다. 웹 망원경은 킬로노바를 두 차례 관찰했는데, 처음에는 GRB 이후 29일에, 그 다음에는 방사선 폭발 후 61일에 관찰한 결과, 다시 밝기가 급격히 감소하는 것을 발견했다. 두 차례의 관측에서 파란색에서 빨간색으로 전환되었는데, 이는 킬로노바의 특성을 암시하는 것이다. 연구팀은 이 중성자별 충돌의 본거지이자 GRB 230307A의 근원일 수 있는 킬로노바 부근에서 여러 개의 밝은 은하를 확인했다. 그들이 주목하는 것은 지구에서 약 830만 광년, GRB 소스에서 약 13만 광년 떨어진 이 은하들 중 가장 밝은 은하다. 킬로노바는 빛이 아닌 다른 유형의 방출에서도 발견되었을 수 있다. 중성자별의 충돌은 시공간의 구조 자체를 중력파의 형태로 ‘울리는’ 원인이 된다. 이러한 중력파 물결은 레이저 간섭계 중력파 관측소와 같은 감지기로 지구에서 감지할 수 있지만, GRB 230307A가 감마선을 방출했을 당시 LIGO는 활성화되지 않은 상태였다. 당시 이 시설은 3년 동안 폐쇄된 채 업그레이드 작업을 마치고 2023년 5월에야 다시 가동되었다.  

모든 별은 죽음을 향해 늙어가지만 천문학자들은 실시간으로 일어나는 것을 거의 볼 수 없었다. 그러나 현재 천문학자들은 생애의 막바지에 달해 임종, 곧 대폭발을 목전에 두고 있는 한 별을 발견했다. 지구로부터 약 300만 광년 거리에 있는 삼각형자리 은하(M 33)에 위치한 이 별은 볼프-라이예 별이라고 하는 매우 불안정한 별의 진화 단계로 막 옮겨가는 중이다. 새로운 관측에 따르면 이 별은 2018년 처음 발견되었을 때 보이지 않았던 새로운 조짐을 보이기 시작했다. 새로운 조짐의 신호는 별 스펙트럼의 최고점과 최저점, 즉 별이 방출하는 전자기 복사의 파장에서 감지되었으며, 별이 핵융합을 통해 내부 깊은 곳에서 탄소 또는 철을 휘젓고 있음을 보여준다. 이는 태양 질량의 25배에 달하는 이 거대한 별이 생애를 끝내는 초신성 폭발을 향해 급박하게 다가가고 있음을 나타낸다. 새로운 연구에 참여하고 있는 미국 터프츠 대학 대학원생 올리비아 곤트는 지난 6일 “불과 4년 만에 천체의 스펙트럼에서 실제 변화를 우리가 직접 볼 수 있었다는 것이 정말 흥미롭다”면서 “우리는 이것이 실시간으로 진화하는 볼프-라이예 별을 최초로 관찰한 것이라고 믿고 있다”고 밝혔다. 뉴멕시코주 앨버커키에서 열리고 있는 제 242차 미국천문학회 회의와 온라인에서 연구 결과를 공유한 곤트 팀은 별을 ‘BELLS 1’이라고 부르는데, 이는 볼프-라이예 별의 ‘광범위한 방출 스펙트럼 광원'(broad emission-lined luminous sources)의 약어다. BELLS 1은 아마도 뜨겁고 무거운 별에서 출발하여 핵융합을 통해 가벼운 원소를 무거운 원소로 융합하는 작업을 급격히 수행함으로써 자체 보유 수소를 빠르게 소진했을 것이다. 곤트 팀이 감지한 풍부한 스펙트럼은 BELLS 1의 맹렬한 항성풍으로 인해 발생한 것이다. BELLS 1은 시속 350만~870만km로 팽창하고 있으며, 백만 년마다 태양 질량의 10배인 별 물질을 방출한다. 방출된 별 물질은 성운의 형태로 우주공간에서 떠돌다가 다시 미래 세대의 별 형성을 촉발하고 새로운 별로 환생한다. 이것이 바로 별의 윤회다. 곤트 팀이 2018년 하와이의 마우나 케아 화산 꼭대기에 위치한 케크 천문대를 사용하여 BELLS 1을 처음 관찰했을 때 별에는 3개의 방출선이 있었다. 그러나 2022년 후속 관찰에서 BELLS 1은 새로운 방출선을 자랑하며 짧고 활기찬 진화에서 한 단계 더 나아갔음을 보여주었다. 태양의 수백만 배에 이르는 밝기로 빛나는 BELLS 1은 이제 1000만 년 수명의 끝자락에 임박해 있다. 별의 연료가 완전히 떨어지면 천문학자들이 Ia형 초신성이라고 부르는 것으로 폭발한다. 곤트는 “우리는 그것들이 짧은 기간에 존재한다는 것을 알고 있기 때문에 급격한 변화를 볼 것으로 기대한다”라고 밝혔다. NASA에 따르면, BELLS 1과 같은 볼프-라이예 별은 거대한 질량의 별이 엄청난 중력으로 인한 급격한 핵융합으로 연료를 빠르게 소진한 다음 대폭발로 짧은 생애를 끝내기 때문에 별의 진화를 지켜볼 수 있는 좋은 본보기로, 천문학자들에게 드물고 귀중한 기회를 제공한다. 은하계에 있는 수천억 개의 별 중 알려진 볼프-라이예 별은 200개에 불과하다. 천문학자들은 1000~2000개 정도 더 있을 수 있지만, 두꺼운 성운들에 가려져 있을 것으로 본다. 하지만 BELLS 1은 말 그대로 흥미진진한 대항성의 마지막 퍼포먼스를 실시간으로 보여주고 있는 중이다. 

지난달 처음 발견된 초신성의 화려한 모습이 하와이 마우나케아 산 정상에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)에 생생히 포착됐다. 지난 9일(현지시간) 미국 CNN 등 외신은 반짝이는 파란색 빛이 인상적인 초신성 'SN 2023ixf'의 모습을 사진과 함께 보도했다. 사진 속 전면을 차지하고 있는 천체는 일명 '바람개비 은하'(Pinwheel galaxy)로 불리는 'M101'이다. 지구에서 약 2100만 광년 떨어진 큰곰자리에 위치한 바람개비 은하는 지구에서 봤을 때 사진에서처럼 웅장한 나선형 구조를 보여준다. 이 은하는 거의 1조 개의 별들로 가득차 있는데 사진 속 별이 태어나는 지역은 분홍색으로, 젊고 뜨거운 별은 파란색으로 보인다. 이중 초신성 SN 2023ixf는 왼쪽 하단 은하의 나선팔 중 하나에 커다란 파란색으로 활짝 빛나는 것이 확인된다. SN 2023ixf는 지난달 19일 일본의 아마추어 천문학자 이타가키 코이치가 처음 발견했으며 II형 초신성(자체의 질량이 커서 스스로 중력붕괴를 일으켜 폭발한 초신성)으로 분류된다. 애리조나 대학 천문학자 아잘리 보스트롬은 "이 초신성의 존재가 확인된 직후 전세계 천체망원경이 그쪽으로 향했다"면서 "SN 2023ixf의 경우 지구에서 가까워 별의 진화와 종말에 대한 비밀을 밝혀줄 것"이라고 밝혔다.한편 초신성(超新星·supernova)은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만, 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 과거 망원경이 없던 시대에 갑자기 밝은 별이 나타났기에 붙은 이름으로 신성과는 아무런 상관이 없으며 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 '객성'(客星·손님별)이라고 불렸다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 이 과정을 통해 또다시 수많은 천체들이 탄생하기 때문에 초신성 폭발은 별의 종말이자 또다른 시작이다. 

140% 이상 급 밝아진 베텔게우스  밤하늘에서 가장 밝은 별 중 하나가 이상하게 밝아지고 있어 곧 초신성으로 폭발할 것이라는 추측을 불러일으키고 있다. 이렇게 눈부신 우주의 드라마 같은 광경을 정말 기대해도 좋을까?  문제의 별은 오리온자리의 왼쪽 어깨에 앉아 있는 거대한 붉은 별인 베텔게우스다. 지구에서 약 650광년 떨어져 있는 베텔게우스는 밤하늘에서 10번째로 밝은 별이다. 그런데 이 별의 거동을 추적하는 트위터 계정(Betelgeuse Status)에 따르면, 베텔게우스는 현재 '평소' 밝기의 140% 이상으로 급상승하여 밝은 별 랭킹 7위에 올랐다. 베텔기우스는 적색 초거성으로, 중심부에 있는 수소 연료를 모두 태워 원래 몸피보다 수백 배 팽창한 거대한 별이다. 천문학자들은 이 별이 현재 헬륨을 탄소와 산소로 핵융합하고 있다고 믿는다. 이 단계는 별의 긴 일생에서 잠깐이라 할 수 있는 수만 년에서 수십만 년 지속되며, 이 기간이 끝나면 바로 초신성 폭발로 이어진다. 베텔게우스의 이 같은 기이한 거동은 2019년으로 거슬러올라간다. 그때부터 베텔게우스는 밝아졌다 어두워지기를 거듭하면서 심상찮은 상황을 연출했다. 그래서 일부 별지기와 천문학자들은 베텔게우스의 극적인 임종이 가까웠을 것이라고 추측했다. 초신성 폭발은 우리 은하계에서 약 100년에 한 개꼴로 터지는데, 희한하게도 400년 전 대천문학자 튀코 브라에와 요하네스 케플러가 본 두 번의 연달은 초신성 폭발 이후에는 아직까지 일어나지 않고 있다. 그래서 천문학계에서는 초신성은 위대한 천문학자가 있을 때만 터진다는 우스개소리까지 나오고 있는 실정이다. 만약 베텔게우스가 초신성 폭발을 일으킨다면 인류는 400년 만에 가장 가까운 초신성 폭발을 보게 될 것이며, 그 폭발은 너무나 엄청나서 낮에도 베텔게우스를 볼 수 있을 것이다. 만약 베텔게우스가 지구로부터 수십 광년 거리에서 폭발한다면 지구는 물론 태양계 전체가 하루아침에 사라져버리겠지만, 다행히 650광년이나 되는 먼 거리에 있기 때문에 초신성 폭발로 지구가 직접 피해를 입지는 않을 것이라 한다. '대암전' 이후 이상해지는 베텔게우스 베텔게우스는 밝기가 주기적으로 변하는 변광성이다. 천문학자들은 100년 넘게 베텔게우스가 400일마다 최대 밝기의 약 절반으로 떨어졌다가 다시 밝아지는 것을 관찰했다. 그러나 2019년 12월, 이 별은 이전에 본 것보다 예기치 않게 어두워져서 평소보다 2.5배 더 희미한 최저점 밝기에 도달했다.  대암전(大暗轉,Great Dimming)이라고 불리는 이 사건의 원인은 별에 대한 우리의 시야를 가리는 거대한 먼지 구름 때문인 것으로 나중에 밝혀졌다. 이 같은 먼지 구름은 별 내부에서방출된 엄청난 물질이 생성한 것이었다.  얼마 후 베텔게우스는 평소의 밝기로 되돌아갔지만, 대암전을 겪은 후 예전의 모습은 아니었다. 400일의 변광 주기가 그 절반인 200일로 줄어들었고, 게다가 밝은 기간이 늘어나는 현상을 보여 별지기들을 흥분시키고 있다. 그러나 천문학자들의 해석은 초신성 폭발의 가능성에 다소 부정적이다. 하버드 대학 이론 천체물리학 박사후 연구원 모건 맥레오드는 "우리의 최고 모델링은 베텔게우스가 핵에서 헬륨을 탄소와 산소로 연소시키는 단계에 있음을 나타낸다"며  "따라서 그 모델이 정확하다면 폭발하기까지 여전히 수만 년 또는 십만 년이 걸린다는 것을 의미한다"라고 말한다. 그는 '베텔게우스의 대암전' 대한 최근 연구의 주저자이다. 그런데 수만년, 수십만년이라 해도 천문학적으로 '조만간'에 불과하다.별은 덩치가 클수록 수명이 기하급수적으로 짧아진다. 강력한 중력이 핵융합을 가속시키기 때문이다. 베텔게우스는 태양 질량의 약 20배로, 나이가 730만년밖에 안되었는데도 벌써 임종의 조짐을 보이고 있는 것이다. 태양이 수명이 약 100억 년인 것에 비하면 그야말로 요절하는 셈이다. 별의 정상적인 수명은 수소가 고갈되고 핵에서 헬륨을 융합하기 시작하면 끝나는 반면, 적색거성으로서 확장된 수명은 헬륨 연소 단계를 넘어 지속된다. 헬륨이 소진되면 별은 탄소와 산소를 태우는 단계로 넘어가며, 최종적으로 별의 핵은 철로 채워진다. 그리고 그 다음 순간 우주 최대의 드라마라 할 수 있는 불꽃놀이, 곧 초신성 폭발로 이어지는 것이다. 베텔게우스는 태양 지름의 730배나 되는 크기를 자랑하는데, 만약 베텔게우스를 우리 태양의 자리에 끌어다 놓는다면 수성, 금성, 지구, 화성은 확실히 베텔게우스에 먹혀 사라지고, 그 표면은 목성 궤도 너머까지 미칠 것이다. 이 같은 거대한 별이 초신성 폭발을 일으킨다면 그 밝기는 전체 은하계가 내는 빛과 맞먹을 정도가 되어 지구에서는 약 보름간 밤이 없으질 것이라 한다. 이 우주의 최대 드라마를 과연 살아 생전에 볼 수 있을까? 별지기들은 밤하늘 아래 망원경을 세울 때마다 가장 먼저 베텔게우스를 확인하는 것이 통과의례가 되고 있다. 

초저녁에 뜨는 '황소의 눈' 알데바란  요즘 해 지고 어두워지면 북서쪽 하늘에 주목해야 할 별 하나가 뜬다. 바로 황소자리 알파별 알데바란이다. 한 해를 시작하는 첫 초저녁이 황소자리를 보면서 시작된다고 한다.  적색거성 알데바란은 그 오른쪽의 오리온자리를 향해 치받을 듯이 돌진하는 황소의 머리 부분에 자리잡고 있어 예전부터 서구권에서 '황소의 눈'으로 불렸다.  이 알데바란이 인류의 눈길을 끄는 것은 머지않은 장래에 행성상 성운으로 폭발할 적색거성이란 점도 있지만, 그보다는 앞으로 약 200만 년 후 우리가 날려보낸 파이어니어 10호가 이 별을 방문한다는 사실이다.외계 지성체에게 보내는 메시지가 담긴 금속판을 달고 1972년에 지구를 떠난 파이어니어 10호는 52년이 지난 현재 지구로부터 132AU(1AU는 지구-태양 간 거리 1.5억km) 떨어진 심우주를 초속 12km의 속도로 주파 중이다. 인류의 우주 척후병 파이어니어 10호는 2003년 1월 마지막 교신을 끝으로 통신이 두절되었으며, 2006년 3월 최종 교신을 시도했으나 파이어니어 10호로부터 아무런 응답이 오지 않음으로써 이날로 정식 '영면'에 들어간 것으로 기록되었다. 하지만 파이어니어 우주선은 태양계에서 인류의 존재를 나타내는 증표이며, 우리가 더 이상 명령을 보내지 않더라도 우주선은 여전히 심우주 여행을 계속한다. 일단 우주선이 태양계 밖으로 진출한 이후에는 물리 법칙에 따라 어떤 외부의 힘이 진로를 바꾸지 않는 한 그 여정은 영원히 멈추지 않는다.  알데바란은 어떤 별인가? 알데바란은 황소자리에서 가장 밝은 알파별인 동시에 밤하늘 전체에서 14번째로 밝게 보이는 항성이다. 히파르코스 위성이 측정한 바에 따르면, 우리로부터 약 65광년 떨어져 있다. 그 밝기는 0.75~0.95 등급 사이에서 천천히 변하는 변광성이다. 전통적 명칭 알데바란(Aldebaran)은 '뒤따르는 자'라는 뜻의 아랍어​ 알 다바란(al Dabarān)에서 온 단어로, 이런 이름이 붙은 이유는 알데바란이 플레이아데스 성단을 뒤따르는 것처럼 보이기 때문이다. 알데바란은 밝은데다 눈에 잘 띄는 별자리들 근처에 있기 때문에 밤하늘에서 찾기가 아주 쉬운 항성들 중 하나이다. 오리온의 허리띠에 해당되는 세 별로부터 시리우스의 반대 방향으로 선을 연장하면 가장 먼저 만나는 밝은 별이 알데바란이다.알데바란은 우연히도 지구와 히아데스 성단 사이의 시선방향에 놓여 있어 이 산개성단에서 가장 밝은 구성원처럼 보인다. 그러나 황소의 머리 부분을 차지하는 히아데스 성단은 알데바란보다 두 배 이상 먼 곳인 150 광년 거리에 있어 중력적으로 알데바란과 아무 관련 없는 천체이다. 알데바란의 표면온도는 3900K로 태양보다 2000도나 차갑지만, 반지름이 무려 태양의 44배나 되기 때문에 전체 광도는 태양의 400배 이상 된다. 그러나 질량은 태양의 1.16배에 지나지 않는다. 나이는 태양보다 약간 많은 64억 년이다. 200만 년 후의 알데바란은? 파이어니어 10호가 200만 년 후 알데바란에 도착할 무렵이면 이 적색거성은 과연 어떤 모습일까? 그때가 되면 알데바란이 별로서의 생애를 마감했을지도 모르며, 초신성 폭발로 인해 그 근처에서 외계 생명체를 만나는 것은 거의 불가능할 것이다. 적색거성인 알데바란도 예전에는 평범한 별로 보통 별처럼 행동했다. 곧, 내부에서 수소원자를 헬륨원자로 융합하면서 만들어낸 핵에너지로 자신을 밝혔으며, 주변의 외계행성에게 에너지를 나누어주었다. 그러나 내부의 수소는 어느덧 바닥이 나고 헬륨만 연료로 남은 상태다. 이런 별은 생애의 마지막 순간에 내부에서 더 많은 에너지를 만들어내고 몸피가 부풀어오르게 된다. 알데바란도 이런 과정을 거쳐 커지고 붉어져 지금처럼 우리 눈에 잘 띄는 적색거성이 된 것이다. 그리고 팽창이 극한에 이르면 겉층을 우주공간으로 방출해버리고 별의 속고갱이만 남아 백색왜성으로 변신한다. 방출된 겉층은는 성운이 되어 둥글게 우주공간으로 퍼져나가는데, 망원경이 없던 시절에 그것을 보면 마치 행성처럼 보여 행성상 성운이란 이름을 얻었지만 사실 행성하고는 아무런 관계도 없는 죽은 천체이다. 우리 태양도 앞으로 약 60억 년 후면 알데바란이 간 길을 따라갈 예정이다. 태양이 팽창하여 행성상 성운이 된다면 가까운 수성과 금성은 태양에 먹혀버릴 것이고, 지구의 운명은 어떻게 될지 알 수 없다. 금성처럼 태양에 먹힐지, 아니면 궤도가 더 멀리 밀려나 파국을 모면할지 알 수 없다. 하지만 걱정할 필요는 없다. 정말 까마득한 미래의 일이니 말이다. 그때쯤이면 지구는 너무 뜨거워져 어차피 생명이 살 수 없는 행성이 되어 있을 것이다. 파이어니어 10호도 이미 오래 전에 알데바란을 스쳐지났을 것이고 말이다. 알데바란은 천천히 자전하고 있으며, 한 번 도는 데에 520일이 걸린다. 그리고 목성 질량 6배에 이르는 행성 알데바란b를 거느리고 있다. 1998년에 발견된이 외계 가스행성은 자신이 공전하는 별의 임종을 지키며 살아남았다. 이 행성을 공전하는 달이 있을는지는 알 수 없다. 파이어니어 10호가 영면에 들지 않았다면 발견할 수도 있을 텐데 아쉽게 되었다. 혹 누가 알겠는가? 그 위성에 지성체가 살고 있어 별이 죽을 때 어떤 모습이었는지 우리에게 알려줄는지.  태양계를 탈출한 인류의 메신저  파이어니어 10호가 날아간다. 지구에서 200억km 떨어진 캄캄한 우주공간을 헤치며 홀로 나아간다. 태양을 등지고, 그가 떠났던 고향 지구를 등지고, 태양계 바깥의 저 무한 공간을 향하여. 25년 전 지구를 떠난 그는 먼저 목성을 지나고, 그로부터 10년 뒤에는 다시 해왕성, 명왕성을 지나, 태양계 바깥 은하 저쪽으로 날아갔다. 지구와의 교신마저 끊어진 채 10만 광년 은하수 저편으로 아득히 사라져갔다. 얼레줄 끈어진 유년의 연처럼 또는 영겁 속의 한 개 나사못처럼.인류가 만든 물건으로서 최초로 태양계를 탈출해 용약 은하 저쪽의 성간공간으로 진출한 파이어니어 10호는 3만 년쯤 후에는 황소자리의 붉은 별 로스 248 별을 스쳐 지나고, 27만 1000년 후에는 프록시마 센타우리 별에 도착하며, 또 1백만 년 동안 열 개의 별을 더 지날 것이다. 그리고 200만 년 후에는 그때까지 행성상 성운 폭발을 겪지 않았다면 알데바란에 최근접하는 곳에 도달할 것이다. 그러고도 아직 더 날아야 할 우주가 남아 있을까? 까마득한 우주 어느 언저리에서 어떤 모습으로 잠들까? 사람의 손에서 떠나간 이 최초의 신(神)에의 메신저는. 　

미국 항공우주국(NASA)이 지난 7일(현지시간) 공개한 340년 전 생성된 초신성 잔해 ‘카시오페이아 A’가 강렬하게 발광하고 있다. 주변의 오렌지색은 초신성 폭발 당시 방출된 가스와 먼지이고, 중간의 초록색 루프는 정체가 확인되지 않았다. 지구에서 1만 1000광년 떨어진 카시오페이아 A의 잔해는 제임스웹 우주망원경으로 촬영됐다. NASA·UPI 연합뉴스

서기 185년 중국 천문학자들은 남문(南門:켄타우루스자리 알파별을 포함하는 별자리)에서 새로운 별의 출현을 기록했다. 하늘의 그 부분은 현대 별자리표에서 알파와 베타 센타우리에 해당한다. 이 새로운 별은 몇 달 동안 육안으로 볼 수 있었으며, 현재 기록된 최초의 초신성 'SN 185'로 여겨진다. 중국의 후한서(後漢書)에는 이 ‘객성'(客星)이 관찰된 기록이 있는데, 당시 8개월 동안 밤하늘에서 관측되었다고 적고 있다. ‘후한서’ 권 12에 기록된 내용은 다음과 같다. '중평(中平) 2년 10월 계해(癸亥)일(서기 185년 12월 7일), 남문(南門)의 중간에 객성이 등장했다. 크기가 대나무 자리 절반이었다. 여러 가지 색으로 밝아졌다 희미해졌다. 다음해 6월에 이르러 사라졌다.' 별이 빛나는 배경을 담은 이 심우주 사진에는 SN 185가 남긴 방출성운 'RCW 86'의 희미한 윤곽이 드러나고 있다. 칠레 세로 토롤로 범미주 천문대(CTIO) 광시야 암흑 에너지 카메라로 포착한 이 이미지는 여전히 팽창하는 충격파에 의해 이온화된 너덜너덜한 가스 껍질의 전체 범위를 보여준다. 이 이미지는 RCW 86에 철 원소가 풍부하고 잔해 내에 중성자별 또는 펄서가 없음을 나타내며, 원래의 초신성은 유형 Ia임을 시사한다. 무거운 별의 핵 붕괴 초신성 폭발과 달리 Ia형 초신성은 쌍성계의 동반자로부터 물질을 축적하는 백색왜성이 열핵 폭발을 하는 유형이다. 미 항공우주국(NASA) 스피츠 우주망원경과 광역 적외선 측량 탐사선(WISE)의 적외선 관측 결과, 초신성의 발생과정 및 폭발 잔해가 궁극적으로 멀리 확산되는 원인에 대하여 알게 되었다. 연구 결과에 의하면, 별 모양의 폭발은 속이 빈 공동(cavity)에서 발생하여, 별에 의해 방출된 물질이 다른 방법에 의한 것보다 훨씬 더 빠르고 멀리 여행할 수 있게 된다. RCW 86 초신성 잔해는 우리은하 평면 근처에 있으며 거리는 약 8000광년 떨어져 있고, 너비는 100광년에 이른다. 

지난 1998년 1a형 초신성을 이용하여 우주의 팽창속도 변화를 연구하던 관측결과에 의하면, 우주의 팽창속도는 느려지는 것이 아니라 빨라지고 있음이 밝혀졌다. 연구 결과에 의하면 오늘날 우주는 70억 년 전 우주에 비해 15%나 빨라진 속도로 팽창하고 있다. 이 놀라운 사실을 알아낸 과학자들에게 2011년 노벨 물리학상이 주어졌다. 그렇다면 무슨 힘이 이렇게 우주를 가속 팽창시키고 있다는 말인가? 물리학자들이 내놓은 답은 중력에 반하는 척력이 시공간을 밀어내어 우주를 팽창시키고 있으며, 그들은 그 정체 모를 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙여주었다. ​가장 널리 받아들여지는 암흑 에너지의 모델은 공간 자체가 갖고 있는 어떤 고유의 힘으로 파악된다. 따라서 우주가 팽창하면 그만큼 더 많은 암흑 에너지가 생산되는데, 놀랍게도 우주의 총 에너지-물질의 양 중 73%나 차지하고 있는 것으로 밝혀졌다. 이 암흑 에너지로 인해 우리는 우주공간이 말 그대로 텅 빈 공간만은 아님을 알게 되었다. 입자와 반입자가 끊임없이 생겨나고 스러지는 역동적인 공간으로, 이것이야말로 우주공간의 본원적 성질임을 어렴풋이 인식하게 된 것이다. 그러나 암흑 에너지가 어디에서 온 것인지, 또 어떤 것인지에 대해서는 아직까지 거의 밝혀진 것이 없다. 최근 암흑 에너지의 원천에 대한 하나의 단서가 새 연구에서 제시되었다. 미국 하와이 대학이 이끄는 17명의 국제 연구원으로 구성된 팀이 암흑 에너지의 기원에 대한 첫 번째 증거인 블랙홀을 발견했다. 블랙홀은 두 가지 방식으로 질량을 얻는다. 가스의 강착과 다른 블랙홀과의 합병이다. 그러나 휴면 중인 거대타원은하에서 90억 년 동안 진행된 블랙홀 진화과정을 연구하면서 연구원들은 오래된 블랙홀이 이 두 가지 성장 방법을 기반으로 하는 것보다 질량이 훨씬 더 크다는 것을 발견했다. 이는 블랙홀이 질량을 얻는 또 다른 방법이 있음을 의미한다. 연구원들은 그 답이 바로 진공 에너지 형태의 암흑 에너지라고 제안한다. 연구의 공동 저자인 크리스 피어슨 박사는 “이론이 사실이라면 이것은 우주론 전체에 혁명을 일으킬 만한 획기적인 발견”이라면서 “왜냐하면, 마침내 우리는 20년 이상 물리학자들을 당혹스럽게 해온 암흑 에너지의 기원에 대한 해결책을 얻은 것이 되기 때문”이라고 밝혔다. 사실 블랙홀이 암흑 에너지의 원천이라는 생각은 새로운 것은 아니다. 이미 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 일부이기 때문이다. 그러나 천문학자들이 이론을 뒷받침하는 관측 증거를 얻은 것은 이번이 처음이다. 이번 연구결과는 ‘천체물리학회지’ 15일 자에 게재됐다. 

달력의 ‘기준 별’인 시리우스　​ 밤하늘에서 가장 밝은 별은? 큰개자리의 알파별 시리우스다. 정말 개의 눈처럼 시퍼렇게 빛난다. 가장 밝은 별인 시리우스는 예부터 동서양을 아울러 여러 문화권에서 관심을 받아왔다. 동양에선 시리우스를 천랑성(天狼星), 곧 하늘의 늑대 별이라 불렀다. 큰개나 늑대나 그게 그거다. 동서양을 막론하고 사람 느낌은 크게 다르지 않은 모양이다. 그런데 이 시리우스가 그 밝기만큼 사연도 숱하게 많다. 그 안에 인류의 문화와 천문학이 오롯이 똬리를 틀고 있는데, 그 흥미진진한 사연의 타래를 하나씩 풀어보도록 하자. 먼저 시리우스는 대체 얼마나 밝은 별일까? 두 번째로 밝은 별인 -0.74등급의 용골자리의 카노푸스보다 2배 이상이 밝은 -1.46등급이니 가히 원탑 별이라 할 만하다. ​ 그리스 신화에 의하면, 시리우스는 사냥꾼 오리온이 데리고 다니던 개라는 이야기가 전해진다. 고대 그리스인들에게 시리우스는 뜨거운 여름의 시작을 알리는 별이었다. 이글거리며 불탄다는 의미의 고대 그리스어 ‘세이리오스'(Σείριος)가 바로 시리우스의 어원이다. 그리스에서는 여름철 시리우스가 하늘에 나타난 이후를 ‘개의 날들’(Dog Days)로 불러 왔다. ​ 고대 그리스-로마 인들은 태양과 함께 출몰하는 시리우스 별을 1년 중 가장 더운 시기와 연관시켰던 모양이다. 혹 우리가 복날 개고기를 먹는 것도 혹시 이런 관점에 연유하는 것이 아닐까? 시리우스가 가장 큰 영향을 끼친 문명은 바로 이집트 문명이다. 시리우스는 이집트 문명의 종교와 신화뿐만 아니라, 피라미드의 환기창 위치에 시리우스를 고려하는 등, 매장 풍습이나 사원 건축에까지 깊게 스며들었다. 고대 이집트인들에게 이 푸른 별은 성스러운 ‘나일의 별’이었다. 이집트에서는 시리우스가 새벽 여명 속에 떠오르는 날을 한 해의 시작으로 정하고 곧 나일 강의 범람을 예견했다. 이 범람은 나일강 삼각주를 비옥한 땅으로 만들어주는 은혜로운 자연의 혜택이었다. 그뿐 아니다. 6000년 인류의 과학사 첫 줄은 ‘고대 이집트에서 1년을 365일로 하는 태양력을 최초로 만들었다'는 것이다. 이 달력이 바로 시리우스를 관측하여 그것을 기준으로 삼아 만든 고대 이집트의 태양력이며, 그 영향은 현재까지 이어지고 있다. 현재 우리가 쓰고 있는 달력은 율리우스력을 개정한 그레고리력인데, 율리우스력은 이집트 태양력을 토대로 만든 것이다. 이것만 보야도 시리우스가 인류와 얼마나 깊은 관계인가를 알 수 있다. 시리우스를 찾는 방법시리우스는 또한 태양에 가장 가까운 별 중의 하나다. 육안으로 관측 가능한 별 중 4.3광년의 알파 센타우리 다음으로 가까운 8.6광년 거리에 있다. ​시리우스 찾기는 정말 식은죽 먹기다. 겨울 밤하늘을 한번 휘둘러보고 가장 밝은 별을 찍으면 그게 바로 시리우스다. 좀더 구체적으로는, 우선 겨울 밤하늘에서 1등성을 두 개나 갖고 있는 별자리의 왕자 오리온자리를 찾는다. 장구 같기도 하고 방패연 같기도 한 오리온자리의 오른쪽 어깨에 보이는 붉은 별이 바로 초신성 폭발을 앞두고 있는 적색거성 베텔게우스이고, 오리온의 허리띠 부분에 보이는 등간격의 세 별이 오리온 삼성이다. 이 세 별들을 연결한 선을 밑으로 주욱 내려보면 오리온의 뒤를 따르는 유독 밝은 별, 큰개자리의 시리우스가 눈부시게 빛나고 있다.시리우스는 쌍성이었다 지름이 태양의 약 1.7배인 시리우스의 가장 놀라운 사실은 홑별이 아니라 쌍성이라는 것이다. 별은 생각보다 사교적이다. 하늘에 떠 있는 별의 1/2 가량이 쌍성인 것으로 보아 그렇다는 말이다. 시리우스가 동반성을 가지고 있다는 사실이 밝혀진 것은 한 세기 남짓밖에 안된다. 그 발견에까지 이르는 과정이 사뭇 드라마틱하다. 별은 항성이란 이름 그대로 천구의 어느 한곳에 붙박혀 있는 것 같지만, 지구의 자전이나 공전과는 무관하게 제각각 상당한 속도로 한 방향을 향해 움직이고 있다. 하지만 별들이 수백 년, 수천 년 동안 움직여도 워낙 멀리 있기 때문에 눈에 띄지 않을 뿐이다. 이러한 별의 운동을 고유운동이라 한다. 천문학자들은 별의 고유운동은 당연히 직선이라고 생각하고 있었지만, 시리우스를 관측한 결과 경악할 수밖에 없었다. 별이 구불구불 뱀처럼 사행(蛇行)하고 있는 것이 아닌가? 1834년 이 같은 사실을 발견한 독일 천문학자 프리드리히 베셀은 시리우스 주위에 보이지 않는 동반성의 존재를 예언했다. 즉 ‘보이지 않는 별’은 빛이 아닌 시리우스의 고유운동을 통해 간접적으로 자신의 존재를 드러냈다는 것이다. 그러나 베셀의 예언은 한 세대가 지나도록 실현되지 않다가 마침내 1862년, 미국의 망원경 제작자 앨번 클라크와 아들 그레이엄 클라크는 47㎝ 굴절망원경을 테스트하기 위해 시리우스를 관측하던 중 이루어졌다. 망원경을 들여다보던 아들 클라크가 말했다. “아버지, 시리우스에 짝별이 있네요.” 시리우스의 고유운동을 통한 가정으로만 존재했던 시리우스의 어두운 짝별을 실제로 발견한 순간이었다. 이로써 클라크 부자는 뜻하지 않게 시리우스 동반성을 발견하는 행운을 움켜쥐고 천문학사에 기록되었다. 이 소식은 곧 전파를 타고 전 세계로 퍼져나갔고 천문학계는 흥분으로 휩싸였다. ​ 최초의 발견된 백색왜성 시리우스 짝별 천문학자들은 밝은 별 시리우스를 ‘시리우스A’, 어두운 그 짝별을 ‘시리우스B’라고 불렀다. ’강아지별‘이란 별명을 얻은 동반성 시리우스 B는 그 궤도의 해석 결과, 질량이 태양과 거의 같고 주성의 약 3분의 1임이 밝혀졌다. 한편, 광도는 주성보다 약 10등이 어두운데, 이것은 동반성의 겉넓이가 주성의 1만분의 1, 부피로 하면 100만분의 1, 즉 지구 정도의 크기가 된다는 결론이 나온다. 따라서 동반성은 주성의 약 30만 배의 평균밀도를 가진다. 이것은 시리우스의 동반성이 물의 13만 배, 철의 1만 6000배라는 고밀도 물질로 이루어졌다는 것을 의미한다. 다시 말해 이 별의 물질로 각설탕 크기를 만든다면 자동차만큼 무겁다는 뜻이다. 이런 종류의 항성을 백색왜성(白色矮星)이라고 한다. 중간 이하의 질량을 지닌 별은 수소 핵융합 반응을 하다가, 핵융합을 거의 마쳐갈 때쯤 적색거성으로 변하며, 별의 껍데기층을 이루는 물질은 행성상 성운으로 방출되고, 결국 10만도 이상의 뜨거운 중심핵만 남게 되는 별이다.시리우스의 동반성 강아지별은 바로 뜨거운 핵이 지구 크기로 압축된 백색왜성으로, 최초로 발견된 백색왜성으로 기록되었다. 백색왜성은 엄청난 밀도로 그 표면 중력이 놀랄 만큼 큰데, 시리우스B의 표면중력은 지구의 5만 배나 된다. 만약 사람이 이 별에 착륙한다면 그 즉시로 종잇장처럼 납짝해지고 말 것이다. 이 강아지별이 먼 미래의 우리 태양 모습이라고 봐도 크게 틀리지 않을 것이다. 앞으로 50~60억 년 후 우리 태양이 수명을 다하면 외피층을 저 멀리 해왕성 궤도에까지 행성상 성운으로 뿌려버린 후 지금의 시리우스B처럼 뜨거운 백색왜성이 될 것이다. 태양계 외곽을 두르는 거대한 성운의 고리 속에는 틀림없이 한때 지구 행성에서 문명을 이루며 살았던 인류가 남긴 잔재들도 포함되어 있을 것이다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 증명한 '강아지별' 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면, 강한 중력장에서 나오는 발광체의 빛의 파장은 긴 쪽으로 이른바 적색이동을 한다. 1924년 영국 천문학자 에딩턴은 시리우스의 동반성에 대해 이러한 적색이동이 검증될 수 있음을 애덤스에게 알리고, 애덤스가 다음해에 스펙트럼선을 면밀히 관측하여 이것을 실제로 확인함으로써 시리우스의 동반성은 일반 상대성 이론이 옳다는 것을 증명하게 되었다. 시리우스의 강아지별을 발견하기부터 거성으로 커졌던 별의 핵이 지구 크기로 압축된다는 것을 설명할 백색왜성 이론이 탄생하기까지, 시리우스는 오랜 시간 동안 천문학자들의 이목을 사로잡았다. 그리고 그 과정에서 천문학은 분광학, 천체물리학, 별의 진화 등의 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있었다. 이 고마운 별은 지금도 우리에게 계속해서 가까워지고 있다. 천문학에 있어 위대한 발견과 커다란 진보를 가져다 준 시리우스는 프로키온, 베텔게우스와 함께 함께 겨울의 대삼각형을 이루는 꼭짓점 중 하나로 겨울 밤하늘에서 찬연히 빛날 것이다. 여담이지만, 1977년에 발사된 보이저 2호는 29만 6000년 뒤 시리우스에서 4.3광년 떨어진 곳을 지나갈 것으로 보인다. 그 전에 보이저 2호는 약 4만 2천년 후 안드로메다자리의 태양계 최근접성인 로스 248(Ross 248) 별을 경유한다. 현재 보이저 2호는 공작자리 방향으로 항해 중이다.