[박종진의 과학 이야기] 별이 빛나는 밤

박종진

빈센트 반 고흐는 말년에 '별이 빛나는 밤'이란 명작을 남겼다. 그림 속 커다란 사이프러스 나무와 산등성이를 비추는 별을 보며 왜 별이 빛나는지 생각해 보자.
 
별은 우주의 가장 기본적인 빌딩 블록이다. 별이 모여서 은하를 이루고, 그런 은하가 모여서 우주가 되기 때문이다. 우리는 스스로 빛과 열을 내는 천체를 항성, 즉 별이라고 부른다. 우리에게 잘 알려진 별이 바로 태양이다. 별 주위에는 지구나 화성 같은 행성이 돈다. 그런 행성의 주위를 위성이 공전하는데, 지구 주위에는 달이 있다. 그런 식으로 별은 자기 주위의 여러 행성과 위성을 거느리고 독립된 하나의 항성계를 이룬다. 그러나 멀리서 보면 중심에 있는 밝은 별만 보인다. 자신의 주변에 있는 행성과 위성의 밝기나 크기가 상대적으로 너무 미미하기 때문이다.  
 
일반적으로 별은 두 개가 한 쌍으로 존재한다. 하지만 세 개인 경우도 있고, 더 많은 별이 모여서 하나의 항성계를 이루기도 한다. 짝이 없는 별은 그리 흔하지 않는데 공교롭게도 우리의 태양은 외톨이 별이다. 태양계를 벗어나서 다른 별에 갔는데 만약 그곳이 쌍성계라면 우리는 하늘에 두 개의 해를 볼 수 있다. 태양에서 가장 가까운 별은 센타우리 알파인데 별 세 개가 모여서 하나의 행성계를 이룬 삼중성계다. 그곳 하늘에는 세 개나 되는 해가 떠 있을 것이다. 그런 별들이 밤하늘 여기저기에서 반짝거리고 있다.  
 
인류는 문명이 시작하면서부터 규칙적으로 변하는 천체의 움직임에 의존하여 우리 생활의 기준으로 삼았다. 과학이 발달하지 않았을 때는 그런 우주의 움직임을 우리의 신앙과도 결부시켰다. 신라 시대에는 첨성대가 있었고, 고려 때는 서운관, 그리고 조선조에 와서 관상감이 있었는데 기상 현상을 관측하고 지도를 만드는 일도 했지만, 그밖에 점성, 택일 그리고 풍수지리 같은 일도 했다. 국가적인 중요한 일이 있으면 일단 관상감에 알려서 날짜를 정하도록 했다.  
 

우리나라만 그랬던 것이 아니라 서양에서도 요하네스 케플러 전까지 천문학은 점성술과 별로 차이가 없었다. 동방박사도 별을 보고 예수 탄생을 알고 찾아갔으며, 별이 떨어지는 것을 본 사마의는 제갈공명이 죽었다는 사실을 알았다.
 
독일에서 미국으로 망명한 한스 베테는 1939년 드디어 별이 빛을 내는 이유를 밝혀냈다. 아인슈타인처럼 그도 독일인이었지만 유대 혈통이어서 여러 불이익을 피해 미국으로 건너왔다. 열 자리 정도의 곱셈과 나눗셈을 암산으로 했다고 하며 결혼 전 약혼녀와 함께 바닷가 모래밭을 거닐 때 그는 으쓱대며 이 세상에 별이 반짝이는 이유를 아는 사람은 자기밖에 없다고 했다. 그 후 30년이 지나서 노벨상을 받았고, 원자폭탄 개발에 깊숙이 참여했지만, 전후에 반전 운동에 앞장섰다고 한다.
 
별은 그 자체가 핵융합 원자로이다. 그때까지만 하더라도 물리학자들은 별을 이루고 있는 수소가 산소와 결합, 즉 연소하면서 빛과 열을 낸다고 생각했다.  
 
하지만 한스 베테는 별을 구성하고 있는 수소가 핵융합하여 헬륨으로 변할 때 생긴 질량 손실에서 오는 차이가 아인슈타인의 E=mc² 공식에 의해서 빛과 열에너지로 변환된다는 사실을 알아냈다. 그렇게 별에서 빛과 열의 형태로 나오는 에너지가 우리 생명의 원천이 되어 지구라는 행성에서 인류가 발현하고 진화하여 오늘의 모습이 되었다. (작가)
 
 

박종진