밤하늘을 올려다보면 보이는 수많은 별들을 옛 사람들은 하늘에 고정되어 있고 그 하늘이 돌아가는 것이라고 생각했다. 하지만, 이제 별들이 지구에서부터 각각 다른 거리에 떨어져 있음을 우리는 알고 있다. 처음으로 별의 거리를 측정한 천문학자인 프리드리히 베셀(Friedrich Wilhelm Bessel)과 연주시차에 대해 이야기해보고자 한다.
프리드리히 베셀은 1838년, 백조자리 61(61 Cygni)의 위치를 오랫동안 정밀하게 관측한 끝에 이 별의 연주시차를 알아 내 백조자리 61까지의 거리를 최초로 측정한다. 연주시차는 무엇이며 연주시차를 측정한 것이 어떻게 거리를 측정하게 되는 것일까?
백조자리 61의 위치
먼저, 시차에 대해 이해해보자. 우리가 오른쪽 눈을 가리고 가까이에 있는 물체를 본 뒤물체를 움직이지 않고 왼쪽 눈을 가리고 본다면, 더 멀리있는 배경에 비해 가까이에 있는 물체가 움직인 것처럼 보이는 것이 시차이다. 만일 이 물체가 더 멀어진다면 배경에 비해 움직여보이는 정도가 더 작아질 것이다. 가까이에 있는 물체는 시차가 크게 나타나고, 멀리있는 물체는 시차가 작게 나타난다.
그렇다면 눈의 거리를 넓힐 수 있다면 어떤 일이 일어날까? 눈 사이의 거리가 넓어진다면 같은 거리에 있는 물체가 더 많이 움직인 것처럼 보일것이다. 따라서 더 멀리있는 물체의 시차를 측정할 수 있게 된다.
베셀이 측정한 연주시차는 지구가 태양 주위를 도는 궤도의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝의 거리를 눈 사이로 사용하는 방법이다. 하나의 별을 측정한 뒤 6개월이 지나면 지구는 태양주위를 반바퀴 돌아 약 3억 km를 이동하게 된다. 그 때 다시 같은 별을 관측한다면 눈 사이가 3억km인 시차를 확인할 수 있게 되는 것이다!
베셀이 측정한 백조자리 61의 시차는 0.3136초각이었다. 이전에 연주시차를 측정하고자 하는 천문학자들이 있었음에도 측정하지 못한 이유는 별이 1/3600도인 1초각 보다도 더 작은 연주시차를 보이기 때문이다. 이렇게 연주시차를 측정한 베셀은 삼각형을 이용해 별까지의 거리를 구해내고, 최초로 별까지의 거리를 측정한 사람이 되었다.
베셀은 별들의 움직임인 고유운동을 측정하고, 별들의 위치를 정밀하게 측정할 기준을 만들었다. 이렇게 베셀은 천문학을 정량적인 과학으로 만든 인물이며 비로소 인류가 “우주를 잴 수 있다”는 생각을 가지게 하였다.
오늘 밤 하늘에 보이는 많은 별들을 보며 멀리 하늘 위에 있는 것처럼만 보이는 별들의 거리와 움직임을 알아내려 했던 천문학자 베셀에 대해 한번 더 생각해보자.