천체를 더 자세히 살펴봄

「깨어라!」 ‘오스트레일리아’ 통신원 기

독자는 밤하늘의 별들을 유심히 본 지 얼마나 되었는가? 만일 종종 그렇게 해왔다면, 쌍안경이나 망원경이 없이도 밤하늘의 광대함, 복잡성 그리고 웅장함에 마음이 숙연해짐을 실감할 것이다. 거의 3,000년 전에 ‘이스라엘’의 ‘다윗’ 왕은 우리 대다수가 때때로 느끼는 바를 표현하였다. 그는 이렇게 썼다: “주의 손가락으로 만드신 주의 하늘과 주의 베풀어 두신 달과 별들을 내가 보오니 사람이 무엇이관대 주께서 저를 생각하시[나이까]?”—시편 8:3, 4.

‘다윗’ 왕은 자신이 육안으로 볼 수 있던 별들에 관하여 말하고 있었던 것이다. 그러나 ‘갈릴레오’ 시대 이래로, 인간의 본래 시력은 망원경에 의하여 향상되어 왔고, 인간은 어렴풋이 느끼던 것보다 천체가 얼마나 훨씬 더 방대한지 알게 되었다. 인간은 자신이 볼 수 있는 반짝이는 많은 별들이 실제로는 거대한 항성들이며, 얼마는 우리의 태양보다 상당히 큰 것들임을 알게 되었다. 그 항성들이 그렇게 작게 보이는 것은 단지 먼 거리에 있기 때문이다. 또한 인간은 우주 도처에, 광대하며 회전하는 은하계라고 불리는 수십억의 항성 덩어리들이 있다는 것도 알게 되었다.

우리의 태양이 속해 있는 은하계에는 수십억의 다른 항성들이 포함되어 있다. 어떤 은하는 매우 거대해서, 매초당 거의 300,000‘킬로미터’를 여행하는 빛이 그 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 여행하는 데 50만년이나 걸린다. 하지만, 우리의 태양만큼 밝거나 그보다 더 밝은 무수한 항성들을 포함하고 있음에도 불구하고, 다른 대부분의 은하들은 너무 멀리 떨어져 있어서 육안으로는 보이지 않는다.

전혀 항성이 아닌 것!

최근 수십년 동안에 광학 망원경은 다른 기구인 전파 망원경에 의하여 보충되어 왔다. 전파 망원경은 우주로부터 지구에 도달하는 전파에 파장을 맞추는 기구이다. 이 장비를 갖춤으로써 천문학자들은 “달과 별들”에 관한 우리의 이해를 한층더 폭넓게 해주었다. 이따금 천문학자들은 전혀 알지 못하였던 성체(星體)들이 존재해 있음을 발견하기도 하였다. 예를 들면, 1963년에 미국 ‘캘리포오니아’ 주에 있는 ‘팔로마’ 산의 광학 망원경을 사용하는 천문학자들은 전파 망원경의 도움을 받아 천체에서 새로 나타난 전혀 예기치 못하였고 믿을 수 없는 한 물체를 갑자기 발견하였다.

1960년대 초였던 그 당시에는, 전파 천문학이 막 발전하고 있었다. 하늘의 여러 근원들로부터 전파가 들어오고 있었다 하더라도, 과학자들은 그 송신의 정확한 출처를 정확하게 식별해야 하는 문제를 안고 있었다. 1963년에 그 상황은 극적으로 바뀌었는데, 우주에 있는 어떤 특정한 전파원(電波源)을 달이 그 앞을 통과할 때 차단할지도 모른다는 점이 그때 예견되었던 것이다. 달의 위치는 명확히 알려져 있으므로, 그 송신의 출처를 정확하게 결정하기 위하여 이 우연한 사건을 이용하는 것이 가능할 것이었다. 관측은 ‘오스트레일리아’의 ‘파아크스’ 전파 망원경을 사용하여 성공적으로 이루어졌고, 그 전파원은 희미하게 푸른 빛을 띤 하나의 항성임이 밝혀졌다.

그 다음에 이 항성을 ‘팔로마’ 산에 있는 거대한 200‘인치’ 광학 반사 망원경을 사용하여 더욱 주의깊이 조사하였다. 허나, 놀랍게도 그 물체는 전혀 항성이 아니었음이 발견되었다. 그러므로 그것은 준성(準星; quasar)이라고 불리게 되었는데, 그 말은 “준성 전파원”(quasi-stellar radio source)의 약자이다. 그것은 너무 멀리 떨어져 있어서 그 빛이 지구에 도달하는 데 20억년이 소요되는 걸로 계산되었다. 제반 징후들은 그것이 비교적 작은 것으로 알려 주지만, 그럼에도 그것은 믿어지지 않을 만큼 많은 빛을 발한다.

현재 더욱 많은 준성들이 알려져 있다. 커다란 망원경을 가지고 적어도 천만개를 볼 수 있는 것으로 추산된다. 몇몇을 제외한 대다수의 천문학자들은 그것들이 지구로부터 20억 내지 150억 광년 떨어진 엄청나게 먼 거리에 위치해 있는 것으로 믿고 있다.a 천문학자이자 물리학자인 ‘에드워드 R. 해리슨’ 박사는 그것들을 이렇게 묘사하였다: “하나의 커다란 방이 그 은하의 크기를 나타낸다고 상상해 보자. 이 규모에서, 강한 빛을 발산하는 준성은 공기 중에 떠도는 소량의 먼지 입자에 불과한 것이다.” 그런데도, 이 ‘소량의 먼지 입자들’의 각 알맹이는 평균하여, 우리 은하계 내에 있는 수십억개의 별들을 모두 모아 놓은 것보다 백배나 더 많은 ‘에너지’를 방출하고 있다!

이러한 준성들의 정체는 무엇일까? 아무도 알지 못하지만, 이론들이 구구하다. 흥미있는 한 이론을 소개해 본다. 가장 멀리 있는 준성으로부터 나오는 빛이 우리에게 도달하는 데는 150억년이 걸린다. 그것은 우리가 보는 준성의 모습이 150억년 전의 것임을 의미하는 것이다. 150억년보다 더 멀리 떨어져 있는 걸로 알려진 준성은 아직껏 없다. 그러므로, 그것들은 150억년 전에 발생하기 시작했던 어떤 일을 나타내 주고 있는 것이다.

현재 널리 알려진 이론에 따르면, 우주는 약 180억 내지 200억년 전에 “대폭발”하여 생기기 시작하였다. 따라서, 우주가 “겨우” 30억 내지 50억살 되었을 때, 준성이 생겨났던 것이다. 그 이론에 따르면, 그때는 은하들이 형성되기 시작할 무렵이었다. 그러므로, 준성들은 생성 과정에 있는 은하들일 수도 있다.

그리고 맥동성들

1967년에 천문학자들은 다시 또 깜짝 놀랐는데, 그때 그들은 아주 기묘한 물체를 발견하였던 것이다. 그래서 그들은 그것이 지구와 접촉하려고 시도하는 외계에 있는 어떤 지성적 존재라고 생각하였던 것이다.

전혀 새로운 종류의 어떤 신호가 포착되었을 당시, 영국 ‘케임브리지’에 있는 ‘물라아드’ 전파 천문 관측소 직원들은 일상적인 조사 업무를 수행하고 있었다. 그 신호는 맥박이 뛰듯 규칙적인 ‘리듬’으로 깜박거리는 전파 신호였다. 누구나 짐작할 수 있듯이, 전파 천문학은 지나가는 자동차와 같은 지역적 요인이 방해하여 혼선이 빚어질 수 있다. 그러므로 처음에는 이 이상한 신호들이 무시되었던 것이다. 하지만, 더욱 체계적인 조사에 의하여 그 신호들은 교통 소음에 의한 것이 아니라, 우주로부터 오고 있음을 알게 되었다!

우주의 어디로부터 오는 것일까? 이번에는, 그 근원이 우리의 은하계 내에 위치한 항성들인 것처럼 보였다. 그 항성들은 그 맥박처럼 깜박이는 이상한 광선과 전파를 방출하기 때문에, 맥동성(脈動星)이라고 불리게 되었다. 하지만, 맥동성들은 여느 별들과 다르다. 맥동성들이 그 독특한 신호를 방출하기 위해서는, 등대 신호와 다소 유사하게 회전하고 있어야 할 것이다. 그리고 그것들이 거의 매초 간격으로 맥동하는 것을 볼 때—매초 30회 정도나 맥동하는 것도 있지만—맥동성들은 크기가 매우 작으며 팽이처럼 돌고 있는 것임에 틀림없다. 이제 천문학자들은, 맥동성들이 겨우 직경 24‘킬로미터’ 정도일지 모르지만 밀도가 매우 높아서 1입방 ‘인치’가 수백만 ‘톤’이나 될 것이라고 믿고 있다. 또한 그들은 그 맥동성들이 매우 뜨거우며 거대한 인력권을 지니고 있음에 틀림없다고 생각하고 있다. 참으로 이상 야릇한 물체이다!

우리의 가까운 행성들

과거 몇 십년 동안, 우리 지구에 근접한 얼마의 이웃 행성들에 관한 우리의 이해에도 상당히 놀랄 만한 변화가 있어 왔다. 알다시피, 우리의 지구는 태양계의 궤도를 도는 적어도 아홉개의 행성들 중 하나에 불과하다. 무인 우주선이 텅 빈 우주 공간을 여행하여 다른 행성들의 옆을 지나가면서 사진들을 찍어 보내왔다. 우리의 이웃 행성들은 매력적이지는 않더라도 외경감을 일으키는 것으로 드러났다.

금성은 영원히 황산 구름으로 둘러싸인 채, 녹은 납보다도 더 높은 표면 온도를 지닌 불모지이다. 화성은 혹한의, 생물이 살 수 없는 세계로서 가공의 화성인은 흔적도 찾아 볼 수 없는 곳이다. 목성은 주로 가스 덩어리로 되어 있는 것 같으며, ‘에너지’(태양같은 별이 되기에는 충분하지 않지만)를 방출하고 있고, 16개의 달들로 구성된, 태양계의 축소판에 의하여 둘러싸여 있다. 그 다음 순서인 토성은, 고리들이 목성과 천왕성 주위에서도 탐지되자 환(環) 체제에 의하여 둘러싸인 유일한 행성으로서의 특징을 상실하였다. 그러나, 토성의 고리들은 여전히 비길 데 없이 가장 아름답다.

1979년에, 우주선 ‘보이저’ 1호는 활화산이 지구에만 국한된 것이 아니라는 사실을 발견하였다. 그 조그만 우주선이 목성의 커다란 달인 ‘이오’ 옆을 지나면서, 화산이 분출하는 그 현장을 사진으로 찍었던 것이다. 그 우주선은 더 나아가 지구에서 가장 높은 산인 ‘에베레스트’조차도 큰 산들의 대규모 시합에서는 별 것이 아니라는 것도 발견하였다. 예를 들면, 화성의 한 화산추(火山錐)인 ‘올림퍼스 몬즈’는 화성의 일반 표면 위로 24,000‘미터’나 솟아 있는 것이다.

상상조차 할 수 없는 수자

얼마의 매우 막대한 수자들을 사용하지 않고서는 도저히 우주에 대해 생각해 볼 수 없다. 예를 들면, 우리의 지구는 직경이 대략 12,900‘킬로미터’이다. 그것을 태양과 비교하여 보면, 태양은 직경이 1,392,000‘킬로미터’나 되며, 일백만 개 이상의 지구가 들어 갈 수 있다. 태양의 표면 온도는 거의 섭씨 6,000도 이며, 그 중심부는 섭씨 15,000,000도를 초과하는 것으로 믿어지고 있다.

하지만, 1981년에 인공 위성 ‘익스플로어러’호가 조사한 한 항성과 비교하여 보면, 우리의 태양은 대단히 작은 편이다. R136a라고만 알려진 이 뜨거운 푸른빛의 항성은 우리의 태양보다 10배나 더 뜨거우며, 2,500배 더 무겁고, 일백만 배 더 크며, 1억배 더 밝은 것이다! 이 모든 것을 다 이해할 수 있는가?

의심의 여지없이 이 엄청난 장관들을 설명하고자 제시한 많은 이론들은 때때로 수정될 것이다. 그러나 한 가지 확실한 것은 우리가 매우 훌륭한 우주에 살고 있다는 것이며, 더욱더 멀리 우주를 탐사해 들어감에 따라, 우리 자신은 한층더 ‘다윗’ 왕의 말에 동의하게 된다. 과연 “사람”은 “달과 별들”에 비교해 볼 때 참으로 하찮은 것이다!

그럼에도 불구하고, 천체에 대한 우리의 폭넓은 이해는 우리의 미소함을 드러내면서도, 이 모든 경이의 강력한 근원이신 여호와 하나님께 대한 우리의 인식과 경외감을 깊게 해준다. 성서는 이렇게 권유하고 있다. “너희는 눈을 높이 들어 누가 이 모든 것을 창조하였나 보라. 주께서는 수효대로 만상을 이끌어 내시고 각각 그 이름을 부르시나니 그의 권세가 크고, 그의 능력이 강하므로 하나도 빠짐이 없느니라.”—이사야 40:26.

[각주]

[20면 삽화]

토성은 여전히 태양계에서 가장 아름다운 일련의 고리들을 갖고 있다