[박종진의 과학 이야기] 거리 단위

박종진

이 우주에서 가장 빠르다는 빛은 1초에 지구를 일곱 바퀴 반 돈다. 그런 빛이 우주의 한쪽 끝에서 다른 끝까지 가는데 약 930억 년 걸린다고 한다. 우주는 지금도 빛보다 빠른 속도로 팽창하고 있어서 관측 가능한 경계 바깥에서 떠난 빛은 우리에게 도착할 수 없다. 계산 결과 현재 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년이라고 한다. 오히려 영원이라든가 무한이라는 표현이 더 잘 어울린다.
 
지구상에서 거리를 계산할 경우 km라는 단위를 사용하면 편리하다. 서울에서 부산까지는 직선거리로 약 320km다. 지구와 가장 가까운 천체인 달까지는 약 38만 5천km 정도 된다. 지구에서 태양까지는 약 1억 5천만km인데 엄청나게 멀다는 것은 알지만, 너무 큰 숫자라 쉽게 상상이 안 된다.  
 
그래서 지구에서 태양까지를 1AU(astronomical unit 천문단위)라고 정해서 태양계 안에서 행성까지의 거리를 나타낼 때 사용한다. 참고로 태양에서 해왕성까지는 약 30AU인데 태양에서 지구까지의 거리의 30배나 멀리 떨어진 곳에 해왕성이 있다는 말이다. 태양계의 최외곽에 존재한다는 카이퍼 벨트까지는 30~50AU이고 태양의 중력이 미치는 언저리에 있는 오르트 구름까지는 2천~5만AU라고 추측한다.
 
태양은 별이며 우리 태양이 속한 은하가 은하수 은하다. 은하수에는 약 4천억 개나 되는 태양과 같은 별이 바글거리는데 태양과 가장 가깝게 이웃한 별이 센타우루스자리 프록시마다. 우리 태양은 홑별, 즉 별 하나가 여러 행성을 가지고 태양계를 이루고 있지만, 센타우루스는 별 셋이 모여서 하나의 항성계를 이룬다. 거기서는 하늘에 태양이 세 개다.  
 

우리 은하에는 홑별이 가장 많지만, 별 둘을 중심으로 그 주위에 여러 행성이 공전하는 쌍성계도 흔하다. 센타우루스자리의 3중성은 우리와 너무 멀어서 지구에는 그저 하나의 별로 보인다. 빛이 태양을 떠나 제일 가까운 이웃 별인 프록시마 센타우리까지 가는데 4년 3개월이 걸리므로 간단히 4.25광년 떨어져 있다고 말한다.  
 
그렇게 먼 경우 km나 천문단위를 사용하지 않고 광년, 즉 빛이 일 년 동안 여행하는 거리를 쓰면 편하다. 빛은 1초에 30만km를 가니까 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리까지는 30만km x 60초 x 60분 x 24시간 x 365일 x 4.25년을 하면 km로 답이 나온다. 태양에서 거문고자리의 직녀성까지 26광년이고, 태양에서 북극성까지는 약 430광년쯤 된다고 한다. 다시 말해서 태양 표면을 떠난 빛이 직녀성까지 가는 데 26년 걸리고 북극성까지 도달하는 데는 약 430년 걸린다는 말이다. 설사 빛의 속도를 낼 수 있는 우주선으로도 감히 범접할 수 없는 먼 거리다. 그런데 빛의 속도에 근접하는 것은 불가능하다.
 
지구는 태양을 1년에 한 번 공전하기 때문에 6개월 후에는 태양을 중심으로 정확히 반대 방향에 위치하게 되므로 하지와 동지 사이에 변한 그 별까지의 각도를 알면 삼각형의 원리를 이용해서 태양으로부터 그 별까지의 거리가 나온다.  
 
이때 그 사잇각이 1도의 1,800분의 1일 때 구해지는 거리를 1파섹이라고 잡는다. 그렇게 하면 빛이 약 3년 3개월 정도 가는 거리가 1파섹이 된다. 별이나 은하끼리의 거리를 말할 때 우리 일반인들은 대체로 광년을 사용하지만, 천문학자들은 오히려 파섹이란 거리 단위를 더 선호한다고 한다. (작가)
 

박종진