허블과 리비트…여성과 남성의 조화
[아시아경제 정종오 기자] 반짝이는 변광성
폭발하는 초신성
우주의 줄자 있다
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나선형 은하인 NGC 3021. 약 1억광년 떨어져 있다. 작은 사자자리에 위치해 있다. 별들도 다양한 성격을 지니고 있다. 이 은하에도 세페이드 변광성(Cepheid variable)이 있다. 별의 밝기가 변하는 변광성은 천체까지의 정확한 거리를 알려주는 '우주론의 줄자'와 같다.
변광성과 함께 은하까지의 거리를 측정할 수 있는 모델은 초신성이다. 1995년 NGC 3021에서 밝게 폭발하는 별이 관측됐다. NGC 3021에서 관측된 초신성은 허블상수로 부르는 측정값을 개선하는 것으로 이용됐다. 허블은 얼마나 빨리 우주가 팽창하느냐를 알 수 있는 기본을 마련했다. 허블은 별빛의 스펙트럼을 조사했다. 그 결과 은하의 거리와 스펙트럼의 적색 편이 정도에 비례관계가 있음을 밝혀냈다. 은하가 멀리 있을수록 더 빨리 멀어져 간다는 사실을 알려주는 법칙이다.
세페이드 변광성은 주기적으로 밝아졌다 어두워졌다를 반복했다. 가장 밝을 때부터 어두워졌다가 다시 가장 밝아질 때까지의 시간이 변광성의 주기이다. 리비트는 10년 동안 약 1770개의 변광성을 찾아냈다. 하나하나 기록하면서 이를 분석한 결과 변광성의 주기가 길수록 더 밝다는 사실이 드러났다. 이는 주기가 길수록 절대밝기도 높다는 것을 의미한다.
변광성의 주기를 측정해 절대 밝기를 추정하고 절대 밝기에 비해 지구에서 보이는 겉보기 밝기가 얼마나 낮은 지를 측정하면 거리를 계산할 수 있게 된다. 변광성의 주기와 밝기 사이의 비례 관계를 리비트 법칙이라고 한다. 리비트의 발견은 변광성이 천체의 거리를 측정하는 표준광원으로 사용될 수 있음을 확인시켜 준 것이다.
정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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