빛으로 그린 우주의 그림

선생님이 들려주는 과학이야기

MZ세대의 끄트머리에 속한 나는 학창 시절에 6차, 7차 교육과정 수업을 들었다. 당시 학생이었던 내가 교육과정의 차이를 알았을 리 만무하나, 흑백사진과 삽화뿐이었던 교과서 자료가 컬러사진으로 바뀌어 놀랐다.

여러 교과서 안에 있는 총천연색의 사진 자료 중에서 나의 기억에 남아 있는 것은 '말머리 성운'의 사진이다. 체스의 나이트처럼 생긴 말 머리가 우주공간에 있다는 사실이 놀라웠다.

내 기억 속 한 자리를 차지하는 성운과 성단에 관해 이야기하려 한다.

성운이란 별과 별 사이에 수소, 헬륨 등의 가스 덩어리와 미세한 티끌 등의 성간물질이 좁은 공간에 모여 있는 집합체이다. 한자로 별 성(星)과 구름 운(雲)을 써서 구름처럼 퍼져 있다고 표현했으나 그 밀도는 지구 대기에 비해 훨씬 낮다.

성간물질은 별의 탄생과 진화에 중요한 역할을 하므로 다양한 성운을 관측할 수 있다. 성운은 확산성운과 암흑성운으로 나뉜다. 대부분의 성운은 확산성운이며 이는 별들이 수명을 다했을 때 혹은 초신성 폭발 이후 방출된 이온화 물질들로 구성돼 있다. 

빛을 내는 발광 성운에는 고양이 발 성운이, 빛을 반사하는 반사 성운에는 마귀할멈 성운이 대표적이다. 암흑성운은 블랙홀처럼 빛을 빨아들이는 것이 아니라 성간 물질이 뒤에서 오는 빛을 차단해 어둡게 보이는 성운이다. 

글의 서두에서 언급한 말머리 성운이 대표적인 암흑 성운이다.

성단은 중력에 의해 실제로 가까운 위치에 모여 있는 별들의 집단을 의미한다. 성단은 하나였던 성운이 수축해 형제 별들이 탄생하는 것이기 때문에 성단을 구성하는 별들은 비슷한 나이와 화학 조성비를 가진다.

성단은 산개성단과 구상성단으로 나뉜다. 산개성단은 불규칙하게 흩어져 있는 젊은 별들의 집단으로, 황소자리에 있는 플레이아데스성단, 전갈자리의 나비성단이 대표적이다. 구상성단은 공 모양으로 별이 빽빽하게 모여 있는 것으로, 주로 100억살 이상의 늙은 별로 구성돼 붉은색을 띠는 경우가 많다. 헤라클레스자리에 있는 헤라클레스자리 대성단이 대표적인 예이다.

성단과 은하는 별이 모여 있는 천체라는 점에서 공통점이 있다. 하지만, 이 둘을 구분하는 기준은 천체의 규모이다. 빛이 1년 동안 가는 거리인 광년을 단위로 했을 때 성단은 수십 광년에서 수백 광년의 크기이지만 은하는 수억 광년 이상의 크기를 가지고 있어 상당한 크기 차이를 보인다.

성운과 성단을 관측하려면 망원경을 사용해야 한다. 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역의 천체 망원경은 물론, 전파를 이용하는 전파/적외선/자외선을 사용하는 특수 망원경으로 관측할 수 있다. 2021년 발사된 제임스 웹 망원경으로 관측한 성운과 성단의 사진은 사람들에게 경이로움을 주고 있다.

우리는 유명한 연예인을 스타라고 부른다. 그들은 화려한 의상과 조명 아래에서 사람들의 이목을 끈다. 최근 전세계적으로 흥행하는 K-pop 그룹을 보면 왜 그들을 스타라고 부르는지 이해가 된다.

우리는 화려한 의상을 입고 있지도, 조명 아래에서 무엇인가를 하지 않는 경우가 대부분일지라도 각자의 자리에서 빛나고 있다.

우리 모두는 우주 속 별들처럼, 서로 다른 위치에서 소중한 빛을 발하고 있는 존재임을 잊지 말길 바란다.