별의 고유 운동, 별의 밝기

별의 고유 운동, 별의 밝기

1. 별의 고유 운동

고유 운동(proper motion)이란 태양과 같은 항성이 시간의 지남에 따라 천구에서의 위치 변화를 말한다. 그래서 고유 운동은 각속도로 표시가 되며 적경과 적위 성분으로 나누어진다. 대부분의 별들의 고유 운동은 작기 때문 에 밀리초각/년(mas/yr)로 표시한다. 고유 운동은 적경(μα)과 적위(μδ) 두 각 요소로 나타낼 수 있다. 순고유 운동은 다음 식과 같다.

고유 운동은 광행차나 연주시차 등 비고유 운동의 요소들을 제거한 값이며 일정 시간 동안 관측자에게서 어떤 천체가 가까워지거나 멀어지는 것을 가리키는 시선 속도와 대비되는 개념이다.

이러한 사실을 처음 발견한 것은 영국의 E.핼리인데, 그는 1718년 당시에 관측된 별과 옛날 그리스의 히파르코스가 관측한 별을 비교하여 약 2000년 동안에 그 위치에 상당한 차이가 생긴 것을 알았다. 즉, 시리우스는 0.5°, 아르크투루스는 1°나 움직인 것이다. 그러므로 별들은 오랜 세월에 걸쳐 그 위치가 조금씩 달라지며, 별자리의 모양도 변한다고 보았다. 19세기 이후 천체 에 대한 사진촬영이 가능해지자 별의 위치이동은 다른 시기에 찍은 사진들을 비교함으로써 정밀하게 측정할 수 있게 되었다. 별의 고유운동은 매우 미 약하게 나타나므로, 보통 10년 이상의 간격을 두고 사진을 찍어야 한다.3) 현재 북두칠성을 10만년 전후로 그 모양을 살펴보면 아래의 그림과 같다.

2. 별의 밝기

별의 밝기는 현재 두 가지 방법 겉보기 등급과 절대 등급을 이용해서 나태내고 있다.

가. 겉보기 등급(Apparent magnitude)

옛날부터 밤하늘을 관측하던 사람들은 별들의 밝기가 다르다는 것을 경험적으로 알고 있었다. 하지만 이것을 수치화하여 기록을 한 사람이 없었다. 그리스의 천문학자 히파르코스(Hipparchos)가 처음으로 별의 밝기를 수치화시겼다. 그는 눈으로 관측하여 가장 밝은 별들을 1등성으로 하고 가장 어두운 별들을 6등성으로 정하였다. 그리고 1등성과 6등성사이의 중간 밝기에 속하는 별들은 눈에 보이는 밝기 순서에 따라 2등성, 3등성, 4등성, 5등성 으로 나누었다. 그러나 이것은 별의 밝기를 주관적으로 수치화한 것에 문제 가 있었다.

현대에 와서는 정밀한 기계측정을 통하여 1등성과 6등성 사이에는 밝기가 100배 차이가 있다는 것을 알게 되었다. 이것은 1등성 차이는 2.521배 의 밝기 차이가 난다는 것을 알 수 있다. 즉 이런 방법을 통하여 우리 눈에 보이지 않은 6등성 미만의 별들과 태양처럼 아주 밝은 천체 대상물의 밝기를 적용시켜 알아 낼 수 있었다.

나. 절대 등급(Abolute magnitude)

절대 등급은 겉보기 등급과는 다르게 모든 별들이 같은 거리 (10pc=32.6광년)에 위치해 있다고 가정하여 별들의 밝기를 나타낸 것이다. 이것은 단순 눈에 보이는 것이 아닌 똑같은 거리를 기준으로 하였기 때문에 실재 별들의 밝기를 비교할 수 있다.