시리우스 별 - 낮에도 볼 수 있는 별

시리우스 별은 큰 개방성 성단인 '시리우스 성단'에 속해 있으며 지구에서 가장 가까운 별 중 하나입니다. 시리우스는 매우 밝은 별로 알려져 있어 유서 깊은 역사와 문화에서도 자주 언급되고 있습니다.

시리우스는 주계열별로 백색왜성에 속하고 질량이 태양의 약 2배, 지름은 태양의 1.5배 정도이며 외형적인 특징으로는 매우 밝은 푸른빛으로 유명합니다.

고대 문화에서 시리우스 별은 농사, 기후와 관련된 시기의 변화를 예언하는 지표로 여겨졌고, 시리우스가 뜨는 기간은 더위의 시작을 의미하며, 시리우스가 안개와 함께 뜨면 비가 올 것으로 예측했습니다. 고대 이집트에서는 날씨와 연관된 신으로 추앙을 받으며, 그 특별한 빛으로  많은 신화와 이야기가 전해지기도 합니다.

 

시리우스의 별의 특징과 역사적인 의미, 관측 및 연구에 대해서 더 자세하게 설명하자면 다음과 같습니다.

 

시리우스(Sirius)는 개자리에서 가장 밝은 별이며, 전천 21개의 1등성 중 하나로 태양을 제외하면 지구에서 볼 수 있는 가장 밝은 별입니다. 시등급은 -1.46등으로 시리우스다음을 밝은 카노프스자리보다 거의 두 배 더 밝습니다. 바이엘 부호에서의 명칭은 '개자리 알파성'입니다. 오리온자리의 베텔기우스, 개자리의 프로키온과 함께 겨울의 대삼각형을 형성하고 있습니다. 겨울 다아아몬드를 이루는 별 중 하나이기도 합니다.

육안으로는 하나의 별처럼 보이지만, 실제로는 시리우스 A라는 A형 주계열성 시리우스 B라는 백색왜성으로 이루어진 연성입니다. 시리우스 B의 시리우스 A와의 거리는 8.2천문단위(au)에서 31.5au까지 다양합니다.

시리우스는 가까운 거리에 있고 자체 광도가 커서 육안으로도 잘 보입니다. 히파르코스 위성 관측을 통해 얻은 시차 값에 따르면, 지구와의 거리는 약 8.6광년(약 2.6퍼섹)입니다. 그 거리로 볼 때, 지구에 가장 가까운 항성 중 하나입니다. 시리우스는 태양계에 접근하고 있기 때문에 앞으로 6만 년 동안 약간 더 밝아지고, 그 이후에는 태양계에서 멀어져 점차 어두워지기지만, 시리우스 A는 태양의 약 2배의 질량을 가지고 있으며, 절대등급은 1.9등성입니다. 광도는 태양의 약 25배에 달하지만, 카노프스나 리겔 등에 비하면 작습니다. 나이는 2억~3억년 정도로 추정됩니다. 한때 시리우스는 밝은 두 개의 항성으로 이루어진 연성계였으나, 질량이 더 큰 시리우스 B가 먼저 수명을 다해 1억 2000만 년 전 적색거성이 되었습니다. 시리우스 B는 이후 외층을 잃어 현재의 백색왜성이 된 것으로 알려져 있습니다.

시리우스는 개자리에 있어 영어로는 'Dog Star'라고도 불립니다. 그 밝기로 인해 예로부터 그 존재가 알려졌으며, 고대 이집트에서는 나일강의 범람 시기를 알려주는 별로서 매우 중요한 역할을 했습니다. 

 

관측의 역사

고대 이집트에서 시리우스는 풍요의 여신 소프데토로 알려져 있었습니다. 시리우스는 가장 초기의 천문 기록에도 기록되어 있습니다. 이집트 중왕국 시대에 이집트인들은 시리우스의 히라이아칼 상승을 바탕으로 이집트 달력을 만들었습니다.

시리우스가 히알리칼 상승을 일으키는 약 70일 후에 하지와 나일강 범람이 일어나기 때문에 매우 중요하게 여겼습니다.

이집트 알렉산드리아에 있던 클라우디오스 프톨레마이오스는 그의 저서 [알마게스트]에 별표를 기록하였습니다. 프톨레마이오스는 지구 중심 자오선의 위치로 시리우스를 사용했습니다. 그런데 이상하게도 프톨레마이오스는 푸르스름하게 빛나는 시리우스를 '붉게' 빛나는 여섯 개의 별 중 하나로 꼽았습니다. 

 

운동역학의 시리우스

1718년 에드먼드 핼리는 당시 천문 측량과 트레미의 아르마게스트를 비교했습니다. 그 결과, 그 전까지 주장되던 고유 운동을 발견하는 데 성공했습니다. 비교적 밝은 알데바란, 아크툴루스, 시리우스는 크게 움직였다고 하는데, 약 1800년 동안 보름달과 거의 같은 크기인 약 30분(0.5도 각도)을 움직인다고 합니다.

1868년 시리우스는 시선 속도가 측정된 최초의 별이 되었습니다. 윌리엄 허긴스는 시리우스의 스펙트럼 형태를 조사해 적색편이가 일어나고 있는지를 조사한 결과, 허긴스는 시리우스가 약 40㎞/s로 태양계에서 멀어지고 있다고 결론지었습니다. 하지만 현재 관측치인 -5.5㎞/s와 크게 차이가 나기 때문에 허긴스가 도출한 값은 잘못된 것으로 알려졌습니다. 시선속도의 값이 마이너스인 경우, 이는 천체가 태양계에 접근하고 있다는 것을 의미합니다.

 

거리

1698년 크리스티안 호이헨스는 저서 Cosmotheoros에서 시리우스와의 거리를 27,664au(약 0.437광년)로 추정했습니다. 시리우스의 시차는 1839년 토마스 헨더슨의 1832~1833년 관측과 토마스 맥클리어등의 1836~1837년 관측을 통해 측정되었습니다. 그로 인해 얻어진 시차는 0.23초 각도였습니다.

하지만 시리우스의 시차 측정은 그 이전에도 이루어졌습니다. 예를 들어 조반니 카시니의 관측(6초), 니콜라 루이 드 라카유의 관측 결과(4초)를 이용한 네빌 마스켈린을 포함한 몇몇 천문학자들의 관측, 주세페 피아치의 관측, 프리드리히 빌헬름 베셀의 관측 등이 있습니다.

 

가시성

시리우스는 조건이 맞으면 낮에도 관측이 가능하지만, 그러기 위해서는 하늘이 매우 맑아야 합니다. 태양의 고도가 낮기 때문에 고산지대에서 관측하는 것이 바람직합니다. 또한, 시리우스의 적위가 마이너스이기 때문에 남반구에서 관측하기 쉽습니다. 

시리우스 계열의 두 별은 지구에서 볼 때 3초각에서 11 초각으로 떨어져 보입니다. 이 두 별을 분리하여 관측하려면 밤하늘이 매우 맑고, 최소 구경 12인치(300㎜) 이상의 망원경을 준비해야 하는데, 1994년 시리우스 B가 근일점을 통과했습니다. 이후 시리우스 B는 시리우스 A에서 멀어져 분리가 쉬어졌습니다.

시리우스와의 거리는 약 8.6광년*2.6퍼섹)으로 태양을 제외하고 5번째로 가까운 별입니다. 광도는 태양의 25배로 리겔, 베텔게우스, 카노프스 등의 초거성과 비교하면 매우 어둡습니다. 하지만 지구에서 가장 가까운 별인 센타우로스자리 알파 별의 약 2배밖에 떨어져 있지 않아 육안으로는 이들 별보다 더 밝게 보입니다. 시리우스에 가장 가까운 별은 프로키온으로 5.24광년(1.61퍼섹)떨어져 있으며 19787년 목성에서 해왕성까지 탐사한 보이저 2호가 약 29만 6000년 후 시리우스로부터 4.3광년 이내에 영역을 통과할 것으로 알려져 있습니다.

 

결론

시리우스는 백색왜성의 핵이 지구 크기로 압축된다는 것을 설명한 이론의 탄생과 그 과정에서 천문학자들은 끝없는 관측과 연구를 통해서 천문학은 분광학, 천체물리학, 별의 진화 등의 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있었습니다. 

시리우스 별은 태양과 유사한 성질을 가지고 있어 미래에는 우리 태양처럼 진화할 것이고 이러한 예측은 관측기술의 발달과 우주에 관한 더 많은 연구를 통해 시리우스 별의 미래에 대해 더 많이 알려지기를 기대해 봅니다.