한담객설 2015년 8월 30일
<목 차>
I. 청천낙성
– 1 부
우리
존재의 위치 찾기 (2)
(1) Hubble
의
M31 거리측정 뒷이야기
1. 거리 (Distance) 로 거리
(Street) 에서 유명해진 분
2. 논문발표 전에 NYT 에 먼저 기고하는 인기관리 기법
3. 측정결과는 실제거리의 35 %
(2) 변광성 종류구분
(3)
Cepheid 변광성 알아보기
1. 이름의 기원 Delta Cephei
2.
Cepheid 변광성 분류와 특징
3. 북극성도
Cepheid 변광성
(4) 사람에겐
인종 (人種), 별에는
성종 (星種)
(5) 사다리의 첫번째 발판이 된 세장짜리 공람
1. Miss. Leavitt 과 Henrietta Swan Leavitt
2. 당시 변광성 찾던 방법
(6) Cepheid 변광성으로 SMC 까지 거리 구하기
1. 변광주기 – 안시등급
관계
2. 변광주기
– 본래광도 – 거리 관계
3.
Cepheid 변광성을 이용하는 방법의 한계
(7) 현대적
변광주기 – 본래광도 관계와 유의사항
(8) 진리는
시행착오로 가까워진다
1. 1913
년 Hertzsprung – 85 % 부족
2. 1918
년 Shapley – 115 % 초과
3. 1924 년 Hubble – 65 % 부족
(9) 몇 번이나 올려다보아야 진정한 하늘을 볼 수 있을까 ?
• 참고자료
II. 청천낙성
– 2 부
한여름
낮의 꿈
(1) 건봉사
여행
(2) 비몽사몽
횡설수설
1. 석주
– 불교의 우주론 ?
2. 불이문
– 대통일 이론 ?
(3) 석주문양의 본래 의미
(4) 아마추어천문학 해인 (海印)
<본 문>
I. 청천낙성 – 1 부
우리 존재의 위치 찾기 (2)
(1) Hubble 의 M31 거리측정 뒷이야기
1. 거리 (Distance) 로 거리 (Street) 에서 유명해진 분
이번호에선
모든 별들의 거리측정이라는 목표로 오르는 사다리의 첫번째 발판이 만들어지는 과정을 살펴 보겠습니다. 지난호 한담객설 8월 16일자에 실어드린 용어와 수식을 미리 알고 계시면 도움 되시리라 생각합니다.
사진 찍을
때 두 손을 어떻게 해야할지 주저하던 경험은 많으실 겁니다. 사람의 두 손은 비교할 수도 없이 유용한 신체의 일부이지만, 혼자 서서 대중 앞에 연설할 때, 또는 아무것도 들지않고 선채로
노래할 때는 귀찮은 존재이기도 합니다. 연설자
앞에 탁자가 있는 것이나, 가수가 치지도 않는 기타는 들고 노래 한다거나, 잘 서 있는 마이크를 굳이 뽑아서 손에 들고 노래하는 것이 그런 이유 때문입니다. 이런 경우 양 손을 어떻게 사용하는가를
유심히 살펴보면, 그 분이 그런 상황에 어느정도 경험이 있는지 알 수 있습니다. 항상 한 손에 파이프 들고 폼 잡던 Hubble 사진이 생각나 한 말씀 드려보았습니다 (Edwin Powell
Hubble. 에드윈 파월 허블 1889~1953. 미국).
일반대중에게도
유명한 천문학자 세 분만 꼽으라면 Hubble 은 반드시 들어갈 것 같습니다. 생전에도 매스컴에 자주 출연하며 인기 연예인 같은 인기를 누렸고, 1990 년
이후에는 Hubble 망원경 때문에 역시 매스컴에 자주 등장하는 이름이 되었습니다. 대중 앞에 나서기 좋아했던 이 분 성품을
감안하면, 망원경 이름은 참 잘 지었다고 생각됩니다.
Hubble 의 업적을 요약하면 두가지 입니다. 첫번째는 Andromeda 은하 (M31) 가 우리은하 바깥에 있다는 것을 알아낸 것이며 (1924 년), 두번째는 우주가 팽창한다는 사실을 밝혀냈다는 것입니다 (1929 년). 당시는 우리은하가 우주의 전부라고 믿어지던
때이므로 팽창하는 우주는 상상도 못하던 시대입니다.
이런 두가지
발견을 들여다 보면 모두 “거리 (Distance)” 측정에
관련된 것입니다. Andromeda 은하까지의 거리를 재보니, 우리은하
크기라고 생각되던 거리보다 훨씬 먼 곳이 있으므로 외부은하임이 증명된 것입니다. 먼 거리에 있는 천제일수록 더 빨리 후퇴한다는 것은 지구로부터 그 천체까지의
거리가 더 빨리 증가한다는 뜻입니다. 따라서 Hubble 은 “거리
(Distance)” 때문에 “거리 (Street)” 의 모든 사람들에게까지 유명해진 분이 됩니다.
2. 논문발표 전에 NYT 에 먼저 기고하는 인기관리 기법
그런데
이렇게 천문학의 새로운 지평을 연 분이 왜 노밸상은 받지 못했을까요 ? 당시는 노벨 물리학상에 천문학은 포함되지 않았기 때문입니다. Hubble 은 천문학을 물리학상 분야에
포함시키려고 많은 노력을 했지만, 결국은 생전에 꿈을 이루진 못했습니다. 그러나 사견으로는, 당시 천문학이 노벨 물리학상에 포함되어 있었더라도, 과연 그가 단독으로 노벨상을 받을 수 있었을지 의문입니다.
이유는 Hubble 이 Andromeda 은하까지 거리를 잴 때 사용한 “방법” 은 그가 개발한 것이 이니고,
다른 사람이 만든 것이기 때문입니다. 또한 우주팽창을 발견하게된 적색편이 측정방법도 다른 사람이 찾아낸 방법입니다. Hubble 은 다른 사람이 만든 방법들을
성능 좋은 망원경을 사용해서 자료를 얻은 것 뿐입니다. 만일 이 사안으로 노벨상을 준다면, 그런 거리를 재는 방법을 개발한 분과 그것을 휼륭하게 사용해낸 분들 모두에게 상이 돌아갈 것 같습니다.
여기서 Hubble 이 Andromeda 은하까지 거리를 측정하기까지의 과정을
잠시 살펴보겠습니다. 뛰어난 업적을
남긴 사람들에서 가끔 보이는 것처럼, Hubble 의 대학전공도 천문학이 아니었습니다. 고등학교 때는 천문관련 논문으로 상까지
받았지만, 부친의 강요로 대학에선 법률을 전공했습니다. 한동안은 고등학교 선생님이 되어
Spain 어, 물리, 수학도 가르쳤다고 합니다. 그가 정식으로 천문학에 입문한 때는 25 세때 (1914 년) 이며, 28 세 (1917 년) 에
박사학위를 받았습니다. 법학 졸업장
가지고 천문학 입문 3 년만에 박사가 되었으니, 보통은 넘는
인물입니다 (기타 개인경력은 Astro News Serial No
9. July. 2012 를 참조하시기 바랍니다).
1917 년 박사학위 받을 당시는 Yerkes (여키스) 천문대에 있었으나, 그 이후 미국에서 최고성능 망원경이 있던 Mount Wilson (윌슨 산) 천문대에 채용신청 합니다. 취업허가는 바로 받았으나 1 차 대전으로 군 복무한 뒤, 1919 년 (30 세) 부터 Mount
Wilson 천문대 연구원이 되었습니다.
그러나 그곳은 Huble 보다 불과 네 살 많지만 이미 세계적인 명성을 갖고
있던 Harlow Shapley (할로우 새플리. 1885~1972)
가 근무하는 곳이었습니다.
Shapley 는 우리은하가 우주전체라고 믿고 있던 분이고, Hubble 은 아직
증거는 없지만 우리은하 밖에 더 큰 우주가 있다는 생각이었습니다. 두 분은 우주관에도 차이가 있고, 성격도
많이 달랐다고 합니다. 그런데 1921 년 (32 세), 드디어 Shapley 가 Edward Charles Pickering (에드워드
찰스 피커링) 의 후임으로 Harvard College
Observatory (하버드대학 천문대) 책임자로 승진이동 합니다. Harvard 천문대 및 Pickering 이란 분에 대해서는 아래 단락에서 다시 말씀 드릴 예정입니다.
하여간
4 년 선배이며, 사소한 일로도 자주 충돌했던 Shapley 가 사라진 Mount Wilson 천문대는 이제 Hubble 세상이 되었습니다. 이 때부터 Hubble 은
물 만난 고기처럼 자기가 원하는 연구를 할 수 있게 되는데, 그것은 우리은하 바깥의 천체를 찾는 일이었습니다.
그런데 1912 년에 아래 단락에서 말씀드릴 Cepheid 변광성을 이용해서
천체까지의 거리를 재는 방법이 발표되었습니다. Hubble 도 1922 년부터
이 변광성을 이용해서 Andromeda 은하까지 거리를 재보려 시도했습니다. 그러려면 먼저 Andromeda 은하내부에서 변광성을 찾고, 그 변광성이 Cepheid 변광성인지 확인해야 합니다. 드디어 1923 년 10월 6일에 처음으로
Andromeda 은하내부에서 변광성처럼 보이는 것을 발견합니다.
<그림 1 Hubble 이 처음으로 Andromeda 은하내부에서
찾은 변광성 (1923 년 10월 6일).
출처 : amazing-space.stsci.edu>
위 그림은
그 때 처음으로 변광성임을 확인한 사진입니다. “N” 으로 적힌 것은 신성 (Nova)
을 뜻합니다. 이
사진보다 며칠 전에 찍은사진에는 세가지 별이 모두 신성 (Nova) 으로 생각되었는데, 그 중의 하나가 변광성으로 확인되어 “N” 글자를 지우고 “VAR (Variable 변광성)” 으로 적었습니다.
이 때부터 1923 년 11 월까지 만 1 년을
더 Andromeda 은하에서 변광성을 찾은 다음, Hubble 은 Andromeda 은하가 외부은하라는 확신을 하게 됩니다. 그러나 정식논문 형식으로는 발표하지 않고,
신문사를 먼저 접촉해서 1924 년 11월 23일자 New York Times 에 연구내용을 기고했습니다. 이런 행위는 대중적 인기를 좋아하던 그의
성품 때문으로 보입니다. 이미
세상에 모든 내용이 알려지고 두 달이 지난 1925 년 1월, 미국천문학회 세미나에서 정식논문을 발표했습니다.
3. 측정결과는 실제거리의 35 %
현재 인정되고
있는 Andromeda 은하까지 거리는 254 ± 11 만 광년입니다. 그러면 Hubble 은 그
거리를 과연 몇 광년이라고 발표했을까 궁금해서 자료를 찾아 보았습니다. 아래 그림은 그가 1929 년에
건판사진을 첨부해서 62 page 로 다시 정리한 논문입니다. 표지일부와 산출된 산출된 거리 및 변광성위치 사진을 보여 드립니다.
<그림 2/3 Andromeda 은하까지
거리를 계산한 Hubble 의 논문.
최초발표는 1924 년
11월 23일자 New York Times 기고.
위 논문은 1929 년에 다시 정리한 것. 전체 62 page 중 1
page 및 21 page 일부.
출처 : Harvard 대학교. NASA Astophysics Date System.
미국천문학회 발행 Astrophysical Journal 69.
1929년 3월. articles.adsabs.harvard.edu>
<그림 4 Hubble 이 1929 년 기준으로, Andromeda 은하까지의 거리를 산출하는데 사용한
40 개 변광성 중에서
19 개의 위치를 표시한 것 (황색원).
사진건판 (Photographic Dry Plate). 출처 : 그림 2/3 과 동일.
page 58. 부록 Plate IV>
황색사각형
보시면 거리가 90 만 광년으로 되어 있습니다. 현재 수치 254 만 광년의 35 % 밖에 되지 않는 결과입니다. 비록 Hubble 의 측정결과가
실제거리에 한참 못미치더라도, 이것은 우리은하라는 우물 바깥에 또 다른 광대한 세상이 있다는 것을 인류에게
알려준 혁명적 관측결과였습니다.
그런데 Hubble 의 측정수치가 왜 이렇게 적게 나왔을까요 ? 그 이유를
파악하려면 그가 관측한 변광성이란 무엇인지부터 살펴보아야 할 겁니다. 또한 어떤 변광성을 망원경으로 오랫동안 보고있으면 그곳까지 거리가 바로
나올까요 ? 도대체 그 변광성으로 어떻게 거리를 잴까요 ? 더욱이 <그림 4> 에서 말씀드린대로 40 개 씩이나 되는 변광성으로 거리를
측정했는데, 현재 수치의 35 % 로 나온 이유는 무엇일까요 ? 아래에서 이런 의문점들을 살펴보겠습니다.
(2) 변광성 종류구분
먼저 Cepheid 변광성이란 별부터 알아봅니다. 내용전개를 위해 필요한 별의 종족구분도 미리 말씀드리고 시작하겠습니다. 먼저 변광성 종류를 정리했습니다.
<그림 5 변광성 종류구분>
내재적
변광성 (Intrinsic Variable) 은 별의 본래광도
(L. Luminosity) 자체가 변하는 별입니다. 외부적 변광성 (Extrinsic Variable) 은 별의 본래광도는 변하지 않지만, 지구에서
볼 때 안시밝기 (B.
Brightness) 가 변하는 것입니다.
맥동변광성 (脈動. Pulsating
Variable) 은 팽창과
수축을 반복하는 별입니다 팽창할 땐 밝아지고, 수축하면 어두워집니다.
단주기와 장주기는 자료에 따라 변광주기 80 일 또는 100 일을 기준으로 구분됩니다. Cepheid 변광성 (단주기 변광성) 은 변광주기가 보통 80 일 (또는 100 일) 미만이고, 장주기는 80 일 (또는 100 일) 이상
것을 말합니다.
장주기
변광성 Mira 의 변광주기는 332 일이나 됩니다. 반주기는 주기가 80 일 (또는 100 일) 이상이지만, 가끔 불규칙해지는 것을 말합니다. 불규칙은 주기가 80 일 (또는 100 일) 이상이면서도 매번 주기가 변하므로 변광주기를 종잡을 수 없는 경우입니다. 지난호에서 말씀드린 Flare 및
BY Dra 변광성이 어느 부류에 속하는지도 살펴 보시기 바랍니다.
(3) Cepheid 변광성 알아보기
1. 이름의 기원 Delta Cephei
Cepheid 변광성은 세페우스자리 (Cepheus) 의 델타별 (Delta Cephei) 이름을 따서 만들어진 용어입니다. Delta Cephei 의 변광주기는
5일 8시간 47분 31초 (5. 366341 일) 입니다. 이 별의 변광현상은 John Goodricke (구드리커 1764~1786. 영국) 가 1783 년에 처음 찾아냈는데,
그의 나이 19 세 때였습니다. 이 분은 Perseus 자리에
있는 유명한 식 (蝕) 변광성 Algol 의
정확한 변광주기도 20 세 때 처음으로 보고했다고 알려져 있습니다. Goodricke 는 22 세라는
젊은 나이에 병으로 사망합니다.
Delta Cephei 는 안시등급이 3~4 등급이므로 관측하기 쉽습니다. 이 별 모습을 한 번 보십시오.
<그림 6 Delta Cephei 세부내역. 출처
: Stellarium 화면. 편집, 추가.
2015 년 5월 12일 보고된 4 중성 가능성 출처
: Astrophysical Journal. Vol. 804. Number 2.
보고서 링크 : iopscience.iop.org/0004-637X/804/2/144/pdf/0004-637X_804_2_144.pdf>
지금까지는 3 중성으로 알려져 있었으나, 금년
5월에 분광관측만 가능한 반성 D 가 추가로 보고 되었습니다. Hipparcos 위성자료를 분석한 결과인데, 완전히 확인되려면 Gaia 위성자료가 분석되는 2020 년까지 기다려야 합니다. 주성 A 까지의 거리차이는
Hubble 망원경이 측정한 연주시차와 Hipparcos 위성의
연주시차 결과에 조금 차이가 있어서 생긴 것입니다.
2. Cepheid 변광성 분류와 특징
변광성
중에는 변광주기가 “80 일 (또는 100 일) 이하” 인
것들이 많은데, 이들을 Goodricke 가 변광성임을 밝혀낸 Delta Cephei 이름을 따서 부르게 됩니다. 이 칼럼에선 변광주기를 “50 일
이하” 로 고정해서 말씀 드리겠습니다.
또한 거문고자리 (Lyre) 에 있는 RR 별
(RR Lyrae) 은 변광주기가 13시간 36분 17초 (0. 56686776 일)
로 대단히 짧습니다. 이렇게
주기가 하루 이하인 것들을 Cepheid 변광성 중에서 RR
Lyrae 변광성으로 따로 분류합니다.
RR Lyrae 가 변광성이란 사실은 1899 년에 Williamina Paton Stevens Fleming (1857~1911. Scotland) 이란 여성
천문학자가 처음 밝혀냈다고 합니다 (윌리어미나 패튼 스티븐스 플레밍).
그런데 1944 년부터 모든 별들을 종족 I II 로
구분하기 시작했습니다. 따라서
그 이후에는 별 종족 I 에 속하는 Cepheid 변광성을 Type I Cepheid, 별 종족 II 에 속하면 Type II Cepheid 로 부르기 시작했습니다. 별 종족 III 은 1978 년부터 구별되기 시작했고, 금년 2015 년 6월 4일에
보고된 한 개가 지금까지 발견된 전부입니다 (아래 별 종족구분 단락 참조).
<그림 7 Cepheid 변광성 분류 및 특징.
Cepheid 변광성의 변광주기는 보통 80 일 (또는 100 일) 이하라고 하지만,
이 칼럼에선 “50 일 이하” 로 정함>
이제는 Cepheid 변광성의 변광형태를 살펴보겠습니다. 아래 그림들 보시면, 세 별들 모두 밝아질 때는 빠르게 밝아지고 어두워질 때는 천천히 어두워지는 것을 알
수 있습니다. 이는 모든 Cepheid 변광성들만의 고유한 특징 입니다
<그림 8/9 Delta Cephei, W Virginis 및
RR Lyrae 의 변광형태>
3. 북극성도 Cepheid 변광성
북극성이 3 중성이라는 것은 많은 분들이 잘 알고 계시지만, 이것도 변광성이며 Cepheid 변광성에 속한다는 것은 덜 알려진 것 같습니다. 아마 광도변화가 미약해서 그럴 겁니다. 북극성도 밝기가 변하는 사실은 H-R 도표로
유명한 Ejnar Hertzsprung 이 1911 년에
처음 발견했습니다 (1873~1967. Denmark. 아이나 헤르츠스푸룽. 영어:
에지나 허르츠스푸룽).
북극성은
현재 평균 2 등급 (1.98) 이며 변광주기는 약 4 일인데, 매년 조금씩 늘어난다고 합니다. 안시등급 변동폭은 0. 05 등급에 불과합니다. 등급의 변동폭과 변동주기는 역사적으로도 상당히 불규칙했습니다. 또한
Egypt 의 Ptolemy (AD 90 ~168) 시대엔 3 등급이었다는데, 지금은 2 등급이므로 2,000 년 동안 한 등급인 2. 5 배가 밝아진 셈입니다.
(4) 사람에겐 인종 (人種), 별에는 성종 (星種)
사람을 피부색으로 구분하면 흑인종 황인종
백인종이 됩니다. 사람 몸 속에는 Melanin (멜라닌) 세포가 있고 여기서 Melanin 색소를 만들어내는데, 이 색소의 양에 따라 피부색이
달라진다고 합니다. 사람과 마찬가지로
별도 내부에 포함된 성분에 따라 구별되기도 하는데, 이렇게 구별된 별의 종류를 “별의 종족 (Stellar Population)” 으로 부릅니다.
천문학에선 수소 및 헬륨을 제외한 다른
원소를 모두 “금속 (Metal)” 으로 부르며, 별의 전체 성분에서 이들이 포함된 비율을 금속함량 (Metallicity) 이라고
합니다. 그런데 금속에서 수소와
헬륨을 제외하는 이유는 무엇일까요 ? 또한
산소나 질소로 된 금속은 보지 못했는데, 왜 이들도 모두 금속으로 부를까요 ? 그 이유는 우선 별의 구성성분을 수소와
헬륨 및 기타원소의 두 가지로 나누면 분류하기 편하기 때문입니다. 기타원소에는 철 마그네슘 등이 포함되는데, 여기에 산소 질소 같은 것도 포함시키고 모두 금속으로 부르면 머리가 간편해집니다.
별의 나이와 별 종족 구분을 대응시키면
아래와 같이 됩니다.
<그림 10 별의
나이와 별 종족 구분. 태양 구성성분
출처 : Astronomy. Mar. 2015>
별은 태어나서
수소를 연료로 핵융합 반응을 일으키며 헬륨을 만들어 냅니다. 이후 수소가 완전히 소진되면 헬륨 핵융합이 일어나 탄소가 만들어 집니다. 위 그림처럼 태양에선 수소 헬륨을 제외한
금속비율이 1. 41 % 밖에 되지 않으므로 태양이 아직 청년시대임을 알 수 있습니다.
태양이
늙어서 적색거성 단계를 지나면, 부피가 줄면서 중심부에서 헬륨 핵융합이 일어나 탄소가 만들어집니다. 그러나 태양은 질량이 보통인 별이므로
탄소까지만 만들어지고 행성상 성운을 거쳐 백색왜성으로 변해갈 겁니다. 태양의 일생에 대해선 바로 다음호에서 다시 자세히 말씀드릴 예정입니다.
질량이
더욱 큰 별일수록 탄소 네온 산소, 규소 등으로 핵융합 반응은 계속되어, 네온 나트륨 마그네슘 (탄소 핵융합) , 산소 (네온 핵융합), 규소 황 인 (산소 핵융합) 철 (규소 핵융합) 등이
만들어 집니다. 별의 질량이 클수록
이런 핵융합 반응은 빨리 이루어지고 연료도 빨리 소진되므로 수명이 짧아집니다. 그런데 별의 질량이 아무리 크더라도 철 보다 무거운 원소는 만들어 질 수
없습니다. 철 보다 무거운 여러원소는 초신성 폭발로 만들어 집니다.
그러나
지금 우주에 존재하며 "철보다 무거운 모든 원소들이 초신성 폭발로 만들어지는 것은 아닙니다”. “몇가지 원소” 는 “아주 특수한 별” 에서 만들어지는데,
이런 별은 1977 년에 이론적으로 예견되었습니다. 그 후 38 년이 흐르고, 불과 삼개월 전인 금년 2015 년 6 월에 남반구 하늘에서 그 첫번째 후보자 별이 발견되었습니다. 이 별에 대해서도 다음호에서 다시 말씀 드리겠습니다.
하여간
우리 몸을 구성하는 모든 원소는 초신성 폭발의 잔재이며, 손에 끼고 있는 금반지도 초신성 폭발의 결과물입니다. 먼 훗날, 실험실에서 초신성 폭발의 온도와 압력을 만들수 있다면, 연금술사처럼
금도 만들어 낼 수 있겠지요. 이런
사항들을 참고하시고 아래 표를 보시기 바랍니다.
<그림 11/12 별의 나이와 별 종족 구분>
이런 별 종족구분은 1944 년에 Wilhelm Heinrich Walter Baade (1893~1960. 독일) 가 만들어 냈습니다. 그가 제안한 종족은 종족 I 과 II 이었습니다.
당시의 우주론으론 Big Bang 이후 4 억년
동안 만들어진 별들에 대한 개념이 정립되지 않았을 겁니다 (빌헬름 하인리히 발터 바더. 영어: 윌헬름 하인릭 월터 바드).
한편 종족 III 은 1978 년에 와서야 추가되지만, 당시는 이 종족에 속하는 별들은
확인되지 않고 있었습니다. 그러다가
지난 6월 4일 (2015
년) 에 종족 III 에 속한다고 생각되는 별을
처음으로 확인한 결과가 The Astrophysical Journal 에 보고 되었습니다. 이 별이 소속된 은하는 Cosmos Redshift 7 이란 이름의 은하이며, 위치는 육분의자리 (Sextans) 입니다. 이 별에 대한 논문표지 일부와 논문링크를 아래에 올려 드립니다.
<그림 12-1 별 종족 III 에 속하는 별 발견 및 관측결과에 대한 논문.
The
Astrophysical Journal. 2015 년 6월 4일자. (미국천문학회 저널 American
Astronomical
Society). 출처 및 논문링크 : arxiv.org/pdf/1504.01734.pdf>
이 같은 별 종족구분이 Cepheid 변광성에도 중요한 이유는, 같은 변광주기를 가진 별이라도 종족에 따라 본래광도에 차이가 나기 때문입니다. 이에 대해선 아래 단락에서 다시 말씀 드리겠습니다.
(5) 사다리의 첫번째 발판이 된 세장짜리 공람
1. Miss. Leavitt 과 Henrietta Swan Leavitt
드디어 Cepheid 변광성을 이용해 그 변광성까지 거리를 계산하는 방법을 알아볼 차례입니다. 이 것은 별빛만으로 그 별까지의 거리를
측정하는 것으로선 인류최초로 개발된 방법입니다.
물론 Cepheid 변광성이어야 한다는 한계가 있지만, 우주거리 사다리 (Cosmic Distance Ladder) 의
첫번째 발판으로 인정되고 있습니다.
한 시대를
개척한 많은 발견이 의도하지 않게 이루어졌듯이, 이 방법도 여러 변광성을 찾던 중에 우연히 발견되었습니다. 1877 년에 Edward Charles Pickering (피커링. 1846~1919. 미국) 이란 분이 Harvard 대학교 천문대 (Harvard College Observatory) 의 책임자
(Director) 로 취임합니다.
Harvard 는 현재 University 명칭을 쓰지만, 당시는 College 를 사용했습니다.
Pickering 은 이 때부터 십수명의 여성들을 저임금으로 고용해서, 사진건판 (Photographic Plate) 분석 또는 자료정리 등 단순한 업무를 시켰습니다. <그림 1, 4> 가 사진건판 입니다. 당시 학계에선 이 여성들을 Pickering’s Harem 또는 Computers 로 불렀다고
합니다 (피커랑의 하렘. 계산기들).
“Harem (하렘)” 은 Harlem (할렘) 과는 전혀 다른 뜻입니다. Harlem (할렘) 은 많이
들어보셨듯이 New York 시 Manhattan 북부에
있는 빈민촌을 말합니다. 그러나 Harem (하렘) 은 이슬람 문화권에서 처첩 (妻妾) 들이 거주하는 공간을 말합니다. 따라서
Pickering’s Harem 의 뜻은 “Pickering 의 처첩들이 사는 곳” 이란 의미가 되므로, 이곳에서 일하는 여성들을 비하 (卑下) 한 말입니다. 요즘 같으면 인권유린이나 성차별이라고 여론의 도마 위에 오를 일입니다. 참고로 미국에서 여성의 참정권이 수정헌법으로
통과되어 전국적으로 허용된 시점은 1920 년 입니다
1893 년에 Henrietta Swan Leavitt (헨리에타 스완 리빗. 1868~1921. 미국) 이란 여성이 Radcliff 여자대학을 졸업하고 Harvard 대학교 천문대에 취직합니다. Pickering 은 그녀에게 남미에
있는 Harvard 부설천문대에서 보내오는 사진건판을 보고 변광성을 찾아내는 일을 맡겼습니다. Leavitt 은 1908 년에 SMC
와 LMC 에 있는 1,777 개 변광성 목록을
정리한 보고서를 제출했습니다 (SMC : 소마젤란 은하. Small
Magellanic Cloud. LMC : 대마젤란 은하, Large Magellanic Cloud).
아래 그림은
그 보고서 제목부분 입니다. 제목에서 The Magellanic “Clouds” 로 복수표시된 이유는 “SMC 와 LMC 두 개” 를 뜻하기 때문입니다.
<그림 13 Leavitt 이 SMC 와 LMC 에 있는 1,777 개 변광성을 정리한 보고서표지 (1908 년).
출처 :
Harvard 대학교 NASA Astophysics Date System. Harvard 대학교
발행.
Annuals of harvard
College Observatory. Vol. 60. page 80~108. articles.adsabs.harvard.edu>
Leavitt 은 이 보고서를 만든 후, 별도로 “SMC
내부의 변광성” 만을 다시 조사했습니다. 그런데
SMC 내부의 수십개 특정 변광성들에서는 “밝은 별일수록
더 긴 변광주기” 가 나타난다는 것을 발견하게 됩니다. 그녀는 4 년을 더 연구한 다음, 1912 년에 “SMC 내부의 25
개 Cepheid 변광성들에서는 안시밝기와 변광주기 사이에 비례관계” 존재한다는 것을 발견하고 책임자인 Edward Charles
Pickering 에게 보고했습니다
그러나
이번에는 자신의 이름으로는 보고서를 제출하지 못하고 책임자인 Edward Charles Pickering 이름으로
발행됩니다. 우선 이 보고서의
시작부분과 끝부분을 보여드립니다.
<그림 14 Harvard College Observatory Circular 173. 전체 3 page 짜리 공람 (1912 년).
제목부분과 끝부분. SMC 내부의 25 개 변광성에
대한 보고.
출처 : articles.adsabs.harvard.edu>
이 보고서는
논문이나 보고 형태가 아니고, 세 장 (3 pages) 짜리
공람 또는 회람 (Circular) 입니다. 제출자 이름은 맨 끝에 있습니다. 작성자는 제목 하단에 명시되어 있는데,
1908 년의 Leavitt 보고서처럼 전체 이름이 아니고, 단지 “Miss. Leavitt” 으로 되어 있습니다. 하여간
Edward Charles Pickering 이 Miss. Leavit 이란 이름을 제목
바로 아래에 명기하면서 자기의 작품이 아닌 것을 밝힌 것을 보면, 학자로서의 양심이 있는 분으로 생각됩니다.
<그림 15 Harvard
College Observatory Circular 173 의 1 page 및 2 page 일부.
출처 : 그림 14 와 동일>
그림의
황색사각형은 “안시밝기” 가 큰 변광성일수록 “변광주기” 가 길다는 내용입니다. 세부사항은
아래단락의 그래프로 다시 말씀 드립니다.
<그림 16 Henrietta Swan Leavitt (1868~1921. 미국).
출처 :
commons.wikimedia.org>
2. 당시 변광성 찾던
방법
변광성은
위치가 변하지 않고 밝기만 변하므로 찾아내기 쉽지 않을 것으로 생각됩니다. 그런데도 SMC 와 LMC 안에서 어떻게 1,777 개나 되는 목록을 만들 수 있었는지
신기합니다. 당시 변광성 찾던
방법을 알아 보면서 잠시 쉬었다 가겠습니다.
새로운
천체는 수학적 모델이나 전파로도 발견되지만, 예전이나 지금이나 많이 사용되는 방법은 사진을 이용한 것입니다. 그런데
Digital 사진이 개발되기 이전의 Film 은 시간이 지남에 따라 온도 습도 등의 영향으로
크기가 늘어나기도 하고 줄어들기도 하므로 연구용 천체사진에는 적합하지 않습니다. 따라서 1839 년에 Louis-Jacque Mandé
Daguerre (1787~1851. 프랑스) 가 사진술을 발명할 때 사용한 유리건판사진 (Glass
Photographic Dry Plate) 을 이용합니다 (루이 자끄 망데 다게흐).
<그림 17 유리건판
모양. 출처 : telegraph.co.uk>
<그림 18 왼쪽 : Negative 유리건판사진. 오른쪽 : Positive 유리건판사진.
출처 : 그림 1 과 동일>
위 그림은 Hubble Andromeda 은하사진의 Negative 와 Positive 유리건판 입니다. 이 두 개 유리건판을 겹쳐 놓으면 신성
(N) 과 변광성 (VAR) 표시부분만 제외하고, 나머지
부분은 완전히 까맣게 보일 겁니다. 그러면
신성과 변광성은 어떻게 보일까요 ? 최소 및 최대 밝기가 각각 9월 1일과 15일인 신성 또는 변광성은 아래처럼 보일 겁니다.
<그림 19 Leavitt 이 변광성 찾던 방법>
이런 방법은 1980 년대 이후 Digital 사진과 컴퓨터 프로그램이 개발되면서
점차 사라져갔습니다. 아래 사진은 1890 년경 Harvard 대학교 천문대에서 일하던 여성들 모습 입니다. 사진 가운데 여성이 돋보기를 들고 보고있는 것이 <그림 17> 에 보이는 유리건판사진 입니다.
<그림 20 1890 년경 Harvard 대학교 천문대에서
일하던 여성들 모습.
출처 : takenote.chs.harvard.edu>
(6) Cepheid
변광성으로 SMC
까지 거리 구하기
1. 변광주기 – 안시등급 관계
이제는
<그림 15>의 Leavitt 과 Pickering 의 공람 (Circular) 에 나오는 그래프를
기준으로 SMC 내부 Cepheid
변광성까지 거리를 구해 보겠습니다. Leavitt 이
분석대상으로 삼은 별들은 SMC 에 있는 25 개 변광성이며, 목록은 아래와 같습니다.
<그림 21 Leavitt 이 분석대상으로
삼은 SMC 내부 25 개 변광성 목록.
1912 년 공람의 내용. 출처 : 그림 14 와 동일>
위 도표에서 Max 와 Min 은 최대 안시등급 및 최소 안시등급 입니다. 이 공람이 발표된 1912 년에는 아직 SMC 까지 거리가 측정되지 않았습니다. 따라서 “본래광도 (L) 를 알 수 없기 때문에 절대등급도 알 수 없습니다”. 아래의 그래프에는 y 축에 위 도표의 “안시등급” 을
그대로 표시했습니다.
그러나 이 25 개 변광성 모두 SMC 내부의 별들입니다. SMC 내부의 별들 사이의 거리기 그리
크지 않다고 가정하면, 지구에서 25 개 변광성까지 거리는
모두 같다고 할 수 있습니다. 그런데
안시등급과 절대등급 모두 1 등급 차이가 2. 512 배라는
같은 밝기 단위를 사용합니다. 그러므로
안시등급 (= 안시밝기 B) 의 “차이” 는 절대등급 (= 본래광도 L) 의 “차이” 와 같게
되며, 이것은 어떤 안시등급을 가진 SMC 내부 한 개 변광성의
본래광도 (L) 를 알게 되면 25 개 전체 변광성의 본래광도 (L) 도 계산할 수 있다는 뜻이 됩니다.
위 표의
변광주기를 보시면 24 개가 1. 25336~65. 8 일이고
한 개만 127. 0 일입니다. 따라서 24 개는 Cepheid 변광성이 됩니다. 위 단락에서 말씀 드린대로 여기서는 Cepheid
변광성을 주기가 50 일 이하인 것으로 한정하겠습니다. 이 공람에 나오는 두 가지 그래프 내용을 아래에 정리했습니다.
<그림 22 25 개 Cepheid 변광성의 변광주기 (일) 와 안시등급 관계 그레프.
청색실선은 변광주기
50 일 표시. 출처 : 그림 15 와 동일. 편집 및 추가>
위 그래프에서
최고 및 최저 안시등급 곡선에 그려진 점들은 각각 25 개 입니다. 아래 그래프에서 더욱 자세히 보실 수 있습니다. 녹색숫자는 변광주기를 log 값으로 바꿔본 것입니다. 역시 아래에서 다시 말씀 드립니다.
<그림 23 변광주기 (일) 을 log 값으로 바꾼 그래프. 청색실선은 변광주기 50 일
표시.
출처 : 그림 15 와 동일. 편집
및 추가>
변광주기
일자를 log 값으로 바꾸면 그래프가 직선형 정비례 관계로 나타납니다.
Leavitt 이 작성한 1912 년의 공람은 여기까지 입니다. 사실
3 page 짜리 공람이므로 더 이상 내용이 있을 수도 없습니다. 공람자체 내용으로만 보면 “변광주기
– 안시등급의 정비례 관계” 가 됩니다.
2. 변광주기 – 본래광도 – 거리 관계
Leavitt 이 작성한 공람에는 SMC 까지 거리를 구하는 구체적 방법이 제시되어
있지는 않습니다. 또한 그녀가
직접 SMC 까지의 거리측정을 시도하지도 않았습니다. 단순업무 직원이었던 Leavitt 으로서는 더 이상 앞으로 나아갈
수는 없었을 겁니다. 하여간 이
공람이 발표되자마자 Hertzsprung 은 즉시 SMC 까지
거리측정을 시도하고, Shapley 는 75 개나 되는 구상성단들까지의
거리측정에 돌입합니다. 그들은 Leavitt 의 그래프를 어떻게 이용해서 거리를 잴 생각을 하게 되었을까요
?
SMC 까지 거리를 구하려면 그래프에 보이는 안시등급 (= 안시밝기.
B) 은 물론, 본래광도 (L) 를 알아야 합니다. 안시밝기는 이미 관측으로 알고 있으므로, 본래광도 (L) 를 알아내는 것이 관건입니다. 아래 네 개 그림들이 산만해 보이지만
천천히 살펴 보시기 바랍니다.
<그림 24/25/26/27 SMC
내부 Cepheid 변광성의 본래광도 (L) 와
거리 (d) 를 구하는 순서>
3. Cepheid 변광성을 이용하는
방법의 한계
이렇게 망원경으로 변광성 주기가 50 일 이내인 것을 찾아내고, 변광주기 – 본래광도 그래프에서 그 변광성의 본래광도 (L) 을 정한 다음에
거리를 계산하는 것은 대단히 번잡한 방법입니다.
그러나 1912 년 당시 기술로는 100
pc (326 광년) 이상 멀리 있는 천체는 연주시차 측정이 불가능 했습니다. 비록 복잡하지만, Cepheid 변광성은 그 때까지 깜깜한 어둠 속에 묻혀있었던 우주 저편을 밝혀주는 유일한 등불이 되었습니다.
하지만 문제는 거리를 알고자 하는 은하나
성단 내부에서 Cepheid 변광성을 찾아내야 한다는 것입니다. 만일 그 대상 내부에 Cepheid 변광성이
하나도 없다면 이 방법은 무용지물 입니다.
그러나 다행히도 Cepheid 변광성은 도시의 까마귀처럼 대부분 은하나 성단에서
쉽게 발견됩니다.
정말로 심각한 사항은 이 그래프의 y 축 눈금조정 (Calibration) 이 틀리면, 변광주기 (x 축) 를
아무리 정확히 측정해도 본래광도 (L) 값이 달라지므로 거리 (d) 도
달라진다는 것입니다. 따라서 y 축 눈금조정 (Calibration) 의 “기준이 되는 별” 의 본래광도
(L) 를 얼마나 정확히 측정하는가가 관건이 됩니다. 이점은 Leavitt 도 1912
년 공람에서 지적하고 있습니다.
<그림 28 Cepheid 변광성의 절대등급
산출에 대한 Leavitt 의 언급.
출처 : 그림 14 와 동일. 번역 : 필자. 괄호 안 문장은 문맥을 고려해서 삽입한
것>
(7) 현대적 변광주기 –
본래광도 관계와 유의사항
위에서 말씀 드린 변광주기 – 본래광도 관계 그래프는 1912 년에 Leavitt 이 처음 발견한 것이므로 한동안은 그냥 “Cepheid 변광성의
주기 – 광도 관계” 로 불렸습니다.
그런데
1944 년에 Baade (바더) 는 어떤 변광성에겐 1912 년에 Leavitt 이 만든 그래프에 기초한 변광주기 – 본래광도
관계가 정확히 들어 맞지 않는 것을 찾아내고, 별에 포함된 금속비율에 따라 별 종족을 구분하게 됩니다 (위 단락 참조). 이 때부터 Leavitt 이
만든 그래프에 따른 변광주기 – 본래광도 관계에 해당하는 변광성들을 “Classical
Type 또는 Type I Cepheid” 로 부르고, 별
종족 II 에 속하는 Cepheid 변광성은 “Type II Cepheid” 로 부르게 됩니다.
또한 1899 년에 Fleming (플레밍) 이 변광성임을 밝혀낸 “RR Lyrae” 같이 주기가 하루 이하인 변광성들은 별 종족
II 에 속하긴 하지만, Type II Cepheid 와는 또 다른 변광주기 – 본래광도 관계가 성립하는 것으로 밝혀집니다.
따라서
이들 세 가지 변광성 Type 들 모두에서 변광주기 – 본래광도 관계가 존재하지만, 해당 변광성까지 올바른 거리를 산출하려면 1912 년에 Leavitt 가 처음 만들었던 그래프 (Type I Cepheid) 를
사용해야 합니다. 이런 이유로
별 종족이 구분되기 전인 1944 년 이전에 측정된 거리에는 당연히 실제거리와 차이가 나는 것도 생기게
됩니다.
아래 그림은 현대적 자료를 토대로 그린
세가지 Cepheid 변광성 Type 의 그래프 입니다. 변광주기 및 본래광도를 현대적 자료에
가능한 한 가깝도록 그렸습니다.
<그림 29 현대적 자료를 토대로 그린 세가지 Cepheid 변광성 Type 의 변광주기 – 본래광도 관계>
아래는 위의 그래프 상에서 세가지 Cepheid 변광성을 대표하는 별 (Prototype) 의 위치
및 실제로 그래프를 사용할 때의 유의사항 입니다.
<그림 30 변광성 a b c 의 그래프 상 위치>
<그림 31 변광주기 – 본래광도 그래프 사용시 유의사항>
(8) 진리는 시행착오로 가까워진다
1. 1913 년 Hertzsprung 경우 – 85 % 부족
1912 년에 Leavitt 의 공람이 발표되자마자, Denmark 의 Ejnar
Hertzsprung (헤르츠스푸룽) 이
제일 발빠르게 움직여 SMC 까지의 거리계산에 착수합니다. 이 분은 그 직전인 1911 년에
북극성이 Cepheid 변광성임을 밝혀내기도 했습니다 (위 단락 참조).
Hertzsprung 이 어떤 Cepheid
변광성을 기준으로 거리를 계산하고 본래광도 눈금을 조정 (Calibration) 했는지 자료를 찾을 수는 없었습니다. 그는 1913 년 3월 26일자 Denmark 의
천문저널에 10 page 짜리 논문으로 SMC 까지 거리계산
내용을 발표했다고 합니다. 이
저널의 인터넷 사이트를 찾아보니 이상하게도 그의 논문이 포함된 부분들만 실리지 않았습니다.
<그림 32 왼쪽 : 1913 년 Hertzsprung
의 SMC 거리계산 논문이 실린 저널의
2015 년 6월호
표지. 오른쪽 : 이 저널 웹사이트에 실린 논문목록.
Hertzsprung 논문은 Volume
196 의 pages 201~210 이라고 하는데, 이
부분은 실리지 않음.
저널이름 :
Astronomischen Nachrichten (Astronomical Notes).
출처 : Wiley
Online Library. onlinelibrary.wiley.com
>
하여간 그의 1913 년 계산결과는 3 만 광년이었다고 합니다. 현재 알려진 SMC 까지 거리는 약 20 만 광년 (19. 7 ± 0.9 만 광년) 이므로, 실제거리의 15 % 밖에 되지 않아 85 % 가 부족합니다.
Leavitt 의 공람이 나온 때는 1912 년 3월 3일 이고 (그림 14), Hertzsprung
이 SMC 까지의 거리를 발표한 저널은 1913 년 3월 26일에 발행된 것입니다. 그가 1 년 동안 거리를 측정하면서, 눈금조정의 기준이 될 Cepheid 변광성까지 거리를 시간이 6 개월 이상
걸리고 측정이 까다로운 연주시차법으로 쟀다고는 생각되지 않습니다. 아마도 “이미 거리가 알려진” 가까운 성단 중에 있는 Cepheid 변광성을 사용했을 것입니다. 그러나 당시는 “우주먼지” 에 대한 개념이 없어서 관측되는 안시밝기는 실제보다 훨씬
더 어둡게 나왔습니다.
거리는 알려진대로 정해져 있는데, 안시밝기 (B) 가 낮게 나온다면 본래광도 (L) 도 낮아져야 합니다. 따라서 변광주기 – 본래광도
그래프의 y 축 눈금단위도 낮아지게 됩니다. 이 경우, 특정 주기를 x 축에 대입하면 낮은 본래광도 (L) 가 산출되므로 거리 (d) 가 짧아질 수 밖에 없습니다.
수치로 예를 들면 아래와 같습니다.
<그림 33 Hertzsprung 의 1913 년 측정오류 요약>
2. 1918 년 Shapley 경우 – 115 % 초과
Harlow Shapley (섀플리) 도 1912 년에 Leavitt 의 공람이 발표되자마자 작업을 시작했습니다. 그는 Hertzsprung 처럼 한 가지 천체까지의 거리가 아니라 우리은하 주변의 많은 구상성단들 거리를 재서 우리은하에서
태양계 위치가 어디 쯤인지 측정하는 원대한 계획을 세웁니다. 6 년 동안 75 개 구상성단
내부의 Cepheid 변광성을 찾아 일일이 거리를 측정하고, 1918
년에 결과를 발표했습니다. 지난호
한담객설 8월 16일자에 올려드린 그림을 다시 인용 드립니다.
<그림 34 Shapley 가 그린 구상성단들과 태양 위치
(1918). 거리단위는 Kpc.
출처 : Durham University (영국. icc.dur.ac.uk) 및 aip.org 자료 참고해서 다시
드린 것>
그림에
표시된 구상성단들 명칭은 확인할 수 없으므로 태양계 위치만 비교해 보겠습니다. 그는 태양이 은하중심에서 18 kpc
(58,680 광년) 떨어져 있다고 했습니다. 최근 관측수치는 27,200 광년이라고
하므로 실제의 215 % 이며, 115 % 초과한 것이 됩니다. 85 % 부족한 Hertzsprung 결과를 보완하려다 너무 멀리 나가 버렸습니다.
Shapley 가 이렇게 멀리 뛴 이유는 무엇일까요 ? 그것은 Shapley 가 변광성을 쉽게 찾을 수 있는 구상성단들을 공략했기 때문입니다. 구상성단은 우리은하 내부에 최소한
157 개가 알려져 있습니다.
그런데 구상성단들은 Omega Centauri 처럼 지구로부터 거리가 가까운
것도 있지만 (16,000 광년), 대부분 우리은하 Halo (헤일로) 주변에 분포합니다.
<그림 35 주로 은하 Halo 에 분포하는 구상성단들>
그러면
구상성단에선 과연 변광성을 쉽게 찾을 수 있을까요 ? 아래 두 사진은 어떤 구상성단을 일정시간 간격을 두고 찍은 사진입니다. 왼쪽과 오른쪽 사진 속에서 밝기차이가
나는 별들을 찾아 보시기 바랍니다. 얼핏 보면 두 사진이 같아 보이지만, 이 사진 속에는 최소한 15 개의 변광성이 있습니다. 아래쪽 사진의 노란원 표시는 밝기차이가
확실히 보이는 여섯개 변광성입니다.
<그림 36/37 어떤
구상성단을 같은 촬영조건으로 일정 시간간격을 두고 찍은 사진.
노란색 원은 변광성 표시. 출처 : Havard-Smithsonian Center for
Astrophysics. cfa.harvard.edu>
위 그림에
보이는 변광성들은 대부분 주기가 하루 이하인 RR Lyrae Type 변광성들이라고 합니다. 우리은하 Halo 에 분포하는 구상성단은 우리은하가 만들어질 때와
비슷한 시기에 태어났습니다. 따라서 우리은하 천체들 중에선 나이가 가장 많은 축에 속하며, 소속 별들도 대부분 “별 종족
II” 입니다. 따라서
변광성들도 별 종족 II 인데, 그 중에서도 특히 RR Lyrae Type 이 많다고 합니다.
Leavitt 이 만든 Type I Cepheid 그래프는 변광주기가 1. 25336~65. 8 일인 것 (24 개) 을 기준으로 만들어졌습니다 (그림 21, 29 참조).
RR Lyrae Type 은 Leavitt 의 Type I 그래프에 적용할 수 없는데도 Shapley 는 이 그래프를
연장해서 하루 이하 주기인 변광성에도 적용한 것으로 추정됩입니다. 이렇게 하면 본래광도 (L) 가
커져서 거리 (d) 도 늘어나게 됩니다. 그가 적용한 그래프 내역에 대해선 자료를 찾지 못했습니다. 추정내용을 그래프로 그려 보면 아래와
같이 됩니다.
<그림 38 Shapley 의 1918 년 측정오류
요약>
3. 1924 년 Hubble – 65 % 부족
위 단락에서
Hubble 도 1922~1923 년에 Andromeda 은하까지 거리를 측정하고 1924 년에 90 만 광년으로 발표했다고 말씀 드렸습니다. 이것도 역시 1912 년의 Leavitt 연구결과를 토대로 한 것입니다. Andromeda 은하까지 현재측정치는 254 ± 11 만 광년이므로 65 % 가 모자란 수치입니다.
Hubble 이 1929 년 (논문작성일자는 1928 년 12월) 에
다시 발표한 논문에는 신성 및 변광성 수백개와 Cepheid 변광성
40 개 목록이 실려 있습니다. Cepheid 변광성 목록은 아래 단락에 참고자료로 실어 드립니다. 그러나 1922~1923 년 중에 Andromeda 은하에서 찾아낸 Cepheid 변광성이 몇 개나 되는지 자료는 찾지 못했습니다.
개인의견으론, 1922~1923 년 중에 찾아낸 Cepheid 변광성은 그리 많지
않을 것으로 생각됩니다. <그림 1> 에서 보시듯이, Hubble 은 1923 년 10월 6일에 처음으로 변광성을 찾아내고 기뻐서 변광성 옆에 느낌표 ( ! ) 까지
찍었습니다. 그런데 그 변광성이
확실히 Cepheid 변광성이라는 기록은 찾을 수 없었습니다.
그 후
만 1 년이 지난 1924 년 11월 23일에 Hubble 은
90 만 광년이란 거리를 New York Times 에 발표합니다. 과연 그가 1 년 동안 과연 많은 숫자의 변광성, 그리고 그 중에서 특히 Cepheid 변광성을 충분히 확보했는지는 의문입니다. 1923 년 10월 6일부터 다시 정리된 논문을 완료한 1929 년 12월까지 모두 40 개의
Cepheid 변광성을 확보했으므로, 1 년 평균 6.
66 개의 Cepheid 변광성을 찾은 셈입니다. 이 통계를 1923 년 10월 6일부터 New York
Times 에 발표한 1924 년 11월 23일까지의 기간에 적용해보면, 역시 1 년 기간이라 6. 66 개 밖에 되지 않습니다.
그러나
정확한 거리측정에는 똑똑한 Cepheid 변광성 하나만 있어도 될 겁니다. 그런데
<그림 1> 의 변광성 위치는 은하외곽 입니다. 은하외곽에 위치한 별 들은 주로 종족
II 가 많고, 중심부와 중간부분에는 별 종족 I 이
많습니다. 따라서 Hubble 이 처음 찾은 변광성이 Cepheid 변광성이라면, 그것은 별 종족 II 에 속하는
Type II Cepheid 변광성일 가능성이 많습니다.
또한 1929 년 자료인 <그림
4> 의 19 개 Cepheid 변광성에서도 6 개만 은하중심 및 중간부분에 있고, 나머지 12 개는 은하외곽에 위치합니다. 따라서 그가 참고한 Cepheid 변광성의 2/3 는 Type II Cepheid 변광성이라는 추정도 가능합니다.
실제로
몇 가지 자료에선 Hubble 이 1924 년에 90 만 광년이란 거리를 발표할 때 자료로 사용했던 Cepheid 변광성들이 Type II Cepheid 라고 합니다. 그러나 Hubble 이 1929 년에 발표한 논문에는 그래프를 어떻게 만들어서 적용했는지는 나와 있지 않았습니다. 아마
1924 년 논문에는 있을지도 모르지만, 이 논문은 찾을 수 없었습니다.
<그림 31> 에서 말씀드린 것처럼, 올바른
거리를 측정하려면 별 종족 I 에 속하는 Cepheid 변광성으로 Type I Cepheid 그래프를 적용해야 합니다. 만일 별 종족 II 에 속하면서
별 종족 I 과 본래광도가 같은 별이면 변광주기 더 길고, 변광주기가
같다면 별 종족 I 보다 본래광도가 더 낮습니다.
Hubble 이 6~7 개 밖에 되지 않는
Type II Cepheid 변광성을 기준으로 “독자적인 그래프” 를 만들어 계산했다면, 같은 변광주기인 Type I Cepheid 보다 본래광도 (L) 가 더 적게 나오므로
거리 (d) 가 더 짧게 계산될 수 밖에 없습니다. Hubble 이 Andromeda 은하거리를
발표한 연도는 1924 년이고, 별 종족에 따라 Cepheid 변광성이 Type I 과 II 로 구별된 때는 1944 년임을 기억해 주시기 바랍니다.
<그림 29> 에서도 보실 수 있지만, 이런
내용을 따로 요약하면 아래와 같습니다.
<그림 39 Hubble 의 1924 년 측정오류
요약>
(9) 몇 번이나 올려다보아야 진정한 하늘을 볼 수 있을까 ?
이 말은
제가 한 것이 아니고 Bob Dylon (밥 딜런. 1941~현재. 미국) 의 노래가사에 나오는 말입니다. 가사의 본래의미는 좀 다르지만, 노래에 나오는 “he can really see the sky” 또는
“he can see the sky” 를 진정한 하늘로 생각해 보았습니다. 여기서 진정한 하늘을 무수히 많은 별까지
거리를 전부 알고 있는 하늘로 바꾸어 본다면, 그 거리들을 알게 될 때까지 얼마나 많은 시행착오를 거쳐야
할까라는 의미가 될 수도 있습니다.
가장 최근에
측정되었다고 업데이트 되는 거리도 측정오차 때문에 항상 ( ± ) 기호를 붙여 표시됩니다. 더욱이 우주는 끊임없이 팽창하고 있으니, 측정시점의 거리가 지금 현재의 거리는 될 수 없습니다. 또한 지구와 해당 별 사이에 엄청 큰 천체가 끼어 있다면, 중력렌즈효과 때문에 별 빛이 곡선으로 휘어 지구로 들어올 테니 직선거리라고는 할 수 없습니다.
그렇다면
진정한 하늘은 도대체 있기나 한 것일까요 ? 모든 별들의 거리를 알게 될 때까지 인류는 몇 번이나 거리들을 재 보아야
할까요 ? 이에 대해 Bob Dylon 은 “바람만이 대답할 수 있다” 고 합니다.
이 노래가사 적어 드리면서, 이번 청천낙성 마무리 합니다. 다음 호에서도 계속 우주거리에 대해 알아보겠습니다.
• Yes, how many times must a
man look up, before he can (really) see the sky ?
Yes, how many
ears must one person (man) have, before he can hear people cry ?
Yes, how many
deaths will it take till he knows that too many people have died ?
The answer my
friend is blowin’ in the wind. The answer is blowin’ in the wind.
• 몇 번이나 올려다보아야 진정한 하늘을 볼 수 있을까 ?
(가사의 본래의미는 “몇
번이나 올려다보아야
인간의 행위를 심판하는 하늘이 머리 위에 있다는 것을
알게 될까” 라는 뜻)
귀를 몇 개나 가지고 있어야 다른 사람들의 울음소리가 들릴까 ?
사람들이 몇 명이나 더 희생되어야 너무 많이 죽어갔음을 깨달을까 ?
친구, 그건
부는 바람만이 알고 있다네. 부는 바람만이 알고 있다네.
(Bob Dylon 의 “Blowin’ In The Wind” 셋째 절. 번역 : 필자)
<그림 39-1. 배경그림출처 : 한담객설 2015. 8.16 그림26과 동일. 편집. 추가>
• 참고자료
• Hubble 의 1929 년 논문에 실린 40 개
Cepheid 변광성 목록 (1924 년 논문이 아님).
• 목록번호는 1~46 이지만 6 개 목록이 빠져있음 (11, 15, 19, 20, 43, 44 번).
<그림 : 40/41 출처 : 그림 2/3 과 동일>
II. 청천낙성 – 2 부
한여름 낮의 꿈
(1) 건봉사 여행
그 동안 올빼미처럼 야밤에만 돌아 다녔습니다. 기분전환도 할 겸, 담천잡담 월하산책 원고는 덮어 버리고 여행이나 가볼까 합니다. 지난 칼럼들에선 성서를 여러 번 언급 드렸으니, 이번엔 고요한 절을 한 번 방문해보겠습니다. 시원한 겨울풍경 먼저 보시지요.
<그림 42 건봉사 (乾鳳寺) 의 불이문 (不二門).
위치 : 강원도
고성군. 출처 : 서적사진 스캔.
“산사 (山寺)“. 저자 이형권. 출판사 고래실. 초판 2002 년. 스캔서적 2004 년 판본>
사진은 건봉사 (乾鳳寺) 경내에 있는 조그만 문으로, 명칭은 불이문 (不二門) 입니다. 이 절은 우리나라 남한의 최북단 강원도 고성군의 향로봉 (香爐峯) 자락에 있습니다.
건봉사 자체자료에 의하면 창건연도가 520 년 (신라 법흥왕 7 년) 이라고 합니다.
그러나 위 그림을 인용한 서적에 따르면 520 년에는 이 지역이 고구려 영토였으므로
중대신라시대 (中代 또는 통일신라) 인 758 년이라는 다른 기록이 더 신빙성 있다고 합니다. 고구려 평양성이 신라와 당나라 연합군에게 함락된 것은 668 년 입니다.
하여간 758 년부터 따지면 나이가
1,250 살이 넘은 사찰입니다. 이곳은 사명대사 (四溟大師) 가 이끄는 승군의 본거지였고, 송광사 해인사
통도사와 함께 우리나라 4 대 사찰 중의 하나였다고 합니다.
그러나 한국전쟁 말기, 향로봉 주변에 대한 미군의 융단폭격으로 절 건물 대부분이 소실되었습니다. 그 와중에서 살아 남은 것은 위 사진의 문과 작은 석탑, 돌 솟대 및 석주 (石柱 돌기둥) 등
이었습니다. 이 절은 오랫동안
폐사지로 방치되다가 근래에 다시 문을 열고 몇 개 건물들이 들어섰습니다. 새로 지은 건물 사진들을 보니, 현란한
단청과 외벽색깔 때문에 빛 바랜 고찰 (古 刹) 분위기는 찾을 수 없었습니다.
위 사진을 스캔한 서적은 초판이 2002 년에 나왔고, 스캔한 판본은 2004년 판입니다.
따라서 사진촬영은 2001~2002 년경에 이루어졌을 겁니다. 위의 불이문 및 아래 사진들은 근래에
새로운 건물들이 들어서기 전에 찍은 것입니다.
(2) 비몽사몽 횡설수설
1. 석주 – 불교의
우주론 ?
그런데 전쟁의 와중에서 살아남은 두 개의
석주사진을 들여다 보니, 여기의 문양이 현대 우주론으로도 해석될 것 같은 생각이 들었습니다. 아래 내용이 비록 허무맹랑한 말씀이 될지라도, 비몽사몽간의 횡설수설 정도로 생각해 주시기 바랍니다. 우선 두 개 석주 모양부터 보시지요.
<그림 43 건봉사 (乾鳳寺) 폐사지에 있던 두 개 석주 (石柱 돌기둥).
사진은 2001~2002 년경 모습으로 추정. 왼쪽그림 뒷부분에 보이는 지붕의 건물은
절 건물이 아니고 가게로 보임.
지붕 아래 빨간색 물체는 당시의 공중전화.
현재는 이 석주들을 절 건물 앞으로 옮겨 놓았음. 출처 : 위 그림과 동일>
구름 잡는 개인의견 보시기 전에, 위의 열 가지 문양들이 과연 무엇을 뜻하는지 먼저 생각해 보시기 바랍니다. 특히 이슬람 문화권 국기에 많이 사용되는 (6) 번 같은 문양을 사찰에서 볼 수 있다는 것이 신기합니다. 이들 열 가지 문양을 번호 순서대로 “제
마음대로” 해석해 보겠습니다. 불교에서 말하는 “본래 의미” 는 맨 아래 단락에서 정리해 드립니다.
1) 원형 :
<그림 44 석주의 (1) 번 문양과 해석. 출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일>
왼쪽 석주의 다섯 개 문양은 는 우주의
탄생과정과 우리 지구의 존재를 나타낸 것으로 보겠습니다. 그 중에서 첫번째는 Big Bang 이
일어나기 전의 아무것도 없는 우주를 상징한다고 봅니다.
아무 것도 없다고 아무런 문양을 그리지
않으면, 무엇을 뜻하는지 모를 것입니다. 따라서 속이 빈 큰 원을 그림으로써, 우주만물이
태어나기 전의 상태를 묘사한 것이 아닐까요 ?
지난호에서 반야바라밀다심경 (般若波羅蜜多心經) 에 나오는 색즉시공 공즉시색 (色卽是空 空卽是色) 에 대해
말씀 드렸습니다. 이 문구를 인용하면 (1) 번 그림은 “공 (空) ” 이 됩니다.
2) 말발굽 모양 :
<그림 45 석주의 (2) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일. 오른쪽 :
cfa.harvard.edu>
Big Bang 의 순간 및 이로부터 시작된 우주팽창을 나타낸 것으로 해석해 봅니다. 공 (空) 에서 색 (色) 이 시작된 것을 뜻합니다.
한자 문화권에서 세 개는 셀 수 없이
많은 숫자를 뜻하기도 합니다. 우주팽창은
모든 방향으로 일어났습니다. 모든
방향을 그리려면 다시 (1) 번 문양의 원형이 될 겁니다. 따라서 팽창방향을 세 개만 표시하면서 모든 방향을 나타냈습니다. NASA 도 우주팽창을 오른쪽 그림처럼
표시합니다.
3) 동심원 구름 :
<그림 46 석주의 (3) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일.
오른쪽 : physicsworld.com>
Big Bang 이후 38 만년 동안의 탁한 초기우주를
나타낸 것 같습니다.
한담객설 2015년 6월 30일자에서 Big Bang 이후 38 만년 동안의 우주는 초고온의 짙은 안개 같았다고 말씀 드렸습니다. 양성자 중성자 전자들이 아직 서로 결합되지 못하고 떠다니면서, Big Bang 으로 생겨난 빛이 퍼져나가지 못하도록 막고 있었기 때문입니다. 오른쪽 그림은 이런 상태를 나타냅니다. 돌 위에 오른쪽 그림과 같이 조각할 수는 없으므로, 동심원 구름으로 빛이 투과하지 못하는 우주를 표현했다고 봅니다.
4) 수평 원 두 개
<그림 47 석주의 (4) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일.
오른쪽 : 한담객설 2015년 6월 30일자 재인용>
각각의 원은 양성자와 전자를 나타내며, 이 두 입자가 결합된 수소원자를 상징한다고 해석해보겠습니다.
우주가
38 만년이 지나면 양성자와 전자가 각각 1 개씩 결합해서 수소원자가
만들어집니다. 이 수소원자 때문에 비로소 우주가 맑아지고 빛도 전 우주로 뻗어나가게 됩니다. 사실 별의 탄생과 그 별빛이 우주를 통과해
지구까지 도달하는 것 모두 이 수소원자 덕분입니다.
우주에서 가장 먼저 태어나고 제일 중요한 원소를 그렸다고 봅니다.
5) 사각형과 두 개의 동심원
<그림 48 석주의 (5) 번 문양과 해석. 출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일.
오른쪽 : 한담객설 2014 년 3월 6일자 재인용>
가운데 그림 보시면 더 이상 설명은 필요
없습니다. 사각형은 지구의 땅이고
두 개의 동심원으로 지구와 우주를 표현했다고 봅니다. 수소원자를 시작으로 여러 물질이 생겨나서 결국
지구도 만들어집니다. 지구 땅
위에선 인간이 태어나 지구와 우주의 존재를 인식하게 됩니다.
중국 후한의
장형 (張衡 AD 78~139) 은 맨 오른쪽 그림과 같은 혼천론 (渾天論) 을 주장했습니다.
하늘과 땅의 모양은 새 알 (卵) 을 닮았으며, 땅은 사각형이고 하늘은
원형이라고 합니다. 이는 천원지방 (天圓地方) 이란 말로 표현됩니다. 천상열차분야지도 각석의 논천 (論天) 에는 하늘모양에 대한 여러 가설 중에서
혼천론이 타당하다는 설명이 있습니다. 석주문양은 혼천 우주와 동일합니다.
6) 별과 달
<그림 49 석주의 (6) 번 문양과 해석. 출처 : 그림 42 와 동일>
오른쪽 석주의 우주의 여러 천체 모습과
불교의 우주관을 나타낸 것으로 보겠습니다.
밤하늘에서 가장 중요한 천체는 달과 무수히
빛나는 별이겠지요.
7) 가위모양 :
<그림 50 석주의 (7) 번 문양과 해석. 출처 : 왼쪽 : 그림 42 와 동일. 오른쪽 : hubblesite.org>
우주에는
성운도 있다는 것을 표현한 것 같습니다. 비록
맨 눈으로는 보이지 않지만, 힌두교와 불교가 태동한 고대인도에선 성운의 존재를 알고 있었는지도 모를
일입니다.
8) 삼지창
두 개
<그림 51 석주의 (8) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와
동일. 오른쪽 : chandra.harvard.edu>
오른쪽
그림은 Hercules A 은하 모습입니다. 은하중심에서 가스가 양쪽으로 분출되고 있습니다. 이것도 맨 눈으로는 보이지 않지만, 우주에는 이런 신기한 천체도
있다는 것을 표현했을 것입니다.
9) 수직 원 두 개
<그림 52 석주의 (9) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와
동일. 오른쪽 : 한담객설 2015 년 6월 30일자
재인용>
이 문양의 뜻은 좀 알쏭달쏭 합니다.
석주의
(4) 번 문양 수소원자는 일반물질입니다.
우주에는 일반물질 이외에 암흑물질과 암흑에너지도 있으며, 이 두 세력이 우주의
미래를 좌우한다고 지난호에서 말씀 드렸습니다.
일반물질은 이미 왼쪽 석주에 새겨 넣었으므로 여기서는 우주의 운명을 책임지고 있는 암흑물질과 암흑에너지를 아래 위의 두
개 원으로 표현한 것으로 해석합니다. 두
세력 크기가 다르므로 상하로 표현했습니다.
10) 큰
원과 작은 원 세 개
<그림 53 석주의 (10) 번 문양과 해석.
출처 : 왼쪽 : 그림 42 와
동일. 오른쪽 : bbc.com>
큰 원 내부의 세 개 원은 다중우주를
표현했다고 볼 수 있습니다. 세
개는 많은 숫자를 나타냅니다. 바깥쪽
큰 원은 다중우주를 포괄하는 존재를 나타내는 것으로 해석해 보겠습니다.
2. 불이문 – 대통일
이론 ?
우주 운행법칙에 대한 불교의 생각은 <그림 42> 에서 찾을 수 있을지도 모릅니다. 이 문 이름은 불이문 (不二門) 이라고 말씀 드렸습니다. 어느
정도 규모가 되는 절이면 모두 불이문이 세워져 있습니다. 불이문의 뜻은 “진리는 두
개가 아니라 (不二) 하나” 라는 뜻입니다. 아래 왼쪽 그림은 불이문의 현판 입니다.
<그림 54 건봉사 (乾鳳寺) 의 불이문 (不二門) 현판과 해석.
출처 : 문화재청 웹사이트. cha.go.kr. 현판부분만 확대
진리는 두 개가 아니라 하나라는 뜻을
오른쪽 그림처럼 “대통일 이론” 으로 해석했습니다 (Grand Unified Theory).
현대물리학에는 Newton 등이 발전시킨 기존의 고전역학 (Classical
Mechanics) 과 20 세기 초부터 발전해온 양자역학 (Quantum Mechanics) 이 병존하고 있습니다. 이 두 가지는 일부 보완적 관계도 있지만 많은 부분에서 서로 충돌하고
있다고 합니다. 두 가지 역학을
하나의 이론으로 설명할 수 있다는 가정하에, 그것을 대통일 이론으로 부릅니다. 불이
(不二) 란 뜻은 우주만물의 운행을 설명하는 이론이
고전역학과 양자역학의 두 가지가 아니고, 아직 발견되지 않은 대통일 이론이라는 뜻으로 봅니다.
양자역학의 양자 (量子 Quantum) 는 원자 미립자 등을 총칭하는 용어입니다. 이 단어는 영화 007 의
제목이 될 만큼 대중적 용어가 되었으나, 딱히 한마디로 설명하려면 쉽지는 않습니다 (007 Quantum of Solace 2008).
Quantum (양자 量子) 은 라틴어 Quantus (양. 量) 에서 유래되었다고 합니다. Quantity (量, 數量) 의 어원도 Quantus 입니다. 따라서 양자는 어떤 양 (量) 을 가진 물질입니다. 그런데 이 단어가 물리학에서 쓰일 때는 빛의 파동 (Wave) 처럼 연속적인 양이 아니고, 광자 (光子 Photon) 처럼 단위적인 양을 가지는 물질을 나타냅니다. 또한 원자를 비롯해서 광자 쿼크
(Quark) 보존 (Boson) 같은 미립자를 나타낼 때만 쓰입니다. 따라서 양자역학은 미립자의 운동을 설명하는
역학입니다. 반면에 우리 눈에
보이는 돌멩이 기차 태양계 천체들 항성 은하 등의 운동을 설명하는 것이 고전역학이라고 할 수 있습니다.
우주에 존재하는 네 가지 힘들 중에서
전자기력, 강력 (강한 핵력), 약력 (약한 핵력) 의
세가지는 현재 하나의 체계 안에서 설명됩니다.
강력과 약력 모두 양성자 중성자 등 원자 내부의 힘을 설명하는 것이므로 양자역학에 속하고, 전자기력은 광자로 설명 가능하기 때문에 이것도 양자역학에 들어갑니다.
그러나 양성자 중성자 등이 서로 붙어
있는 것이 중력 (만유인력) 때문은 아니며, 중력은 분자보다 더 큰 물질에만 적용되는 힘입니다. 따라서 전자기력 강력 약력의 세 가지는 양자역학에 포함되지만, 고전역학으로 분류되는 중력은 아직 양자역학으로 설명되지 않습니다.
이들 네 가지 힘이 하나의 이론으로 설명될
때가 바로 양자역학과 고전역학이 하나로 통일되는 시점이며, 이 때가 바로 진리는 두 개가 아니고 (不二), 한 개가 되는 순간이 됩니다.
끈이론이나 막이론 등이 이런 시도이지만, 아직 학계의 전반적인 인정은 받지
못한 것으로 보입니다. (String Theory, Membrane Theory).
(3) 석주문양의 본래 의미
이제 비몽사몽에서 깨어나 맑은 정신으로 다시 석주를 들여다 보겠습니다. 아래 내용은 <그림 42> 에서 소개드린 서적 “산사 (山寺)“ 의 내용을 쉬운 용어로 일부 수정한 것입니다.
석주의 열 가지 문양은 불교의 수행방법을 뜻하는 바라밀다 (波羅蜜多 한자음 : 파라밀다) 를 의미합니다. 바라밀다는 줄여서 바라밀 이라고도 합니다. 원래는 “깨달음” 을 얻은 것을 뜻하는데, 점차 깨달음을 얻기 위한 “수행방법” 의 뜻으로도 사용되었습니다.
아래 숫자는 <그림 43> 석주문양의 번호이며, 한자를 병기한 단어는 열 가지 바라밀을 뜻합니다.
(1) 보름달 – 보시 (布施) 바라밀 :
보시는 보름달이 세상을 비추는 것처럼 해야 함
(布 는 보통 “포” 로 읽지만, 불교용어에선 “보” 로 읽음.
보시 : 대가 없이 베푸는 것)
(2) 말발굽 – 인욕 (忍辱) 바라밀 :
해탈로 가는 길은 지극히 어려움.
말발굽 같이 튼튼한 발로 뛰는 듯 해야 함.
(3) 구름 – 선정 (禪定) 바라밀 :
참선수행은 모든 번뇌를 구름처럼 덮은 듯 해야 함.
(4) 수평 원 두 개 – 방편 (方便) 바라밀 :
우물 두 개가 나란히 있다는 뜻.
중생을 인도하는 방법은 샘물을 나누어 주는 듯 해야 함.
(5) 사각형과 동심원 두 개 – 역 (力) 바라밀 :
사각형은 집이고 동심원 두 개는 울타리임.
집 주위에 담장을 치고 재산을 지키는 것처럼, 수행은 조심스럽게 해야 함.
(6) 별과 초승달 – 지계 (持戒) 바라밀 :
계율을 잘 지키면 초승달이 자라 보름달이 되는 것처럼 선업이 쌓임,
(7) 가위 – 정진 (精進) 바라밀 :
수행은 가위가 물건을 자르듯이 맺고 끊는 것을 확실하게 해야 함.
(8) 금강저 – 지혜 (智慧) 바라밀 :
금강저가 상징하는 지혜로 수행의 난관을 물리침.
• 금강저 (金剛杵) 의 Sanskrit 어 영어표기는 Vajra (바즈라) 라고 합니다.
건강한 영혼만이 가질 수 있는 지혜를 상징합니다. 본래는 인도 힌두교에서 사용되던
것입니다. 금강 (金剛) 은 단단해서 깨지지 않는 물건, 저 (杵) 는 조그만 방망이 입니다.
<그림 55
금강저 (金剛杵 Vajra). 길이
약 20 cm.
미국 New York. Metropolitan
Museum of Art 소장.
출처 : commons.wikimedia.org>
(9) 수직 원 두 개 – 원 (願) 바라밀 :
우물이 위 아래로 있다는 뜻.
신분의 귀천 (貴賤) 을 뜻함.
세속에선 신분이 있지만, 불교에선 귀천이 없고 누구나 부처가 될 수 있다는 뜻.
(10) 큰 원과 작은 원 세 개 – 지 (智) 바라밀 :
작은 원 세 개는 삼세 (三世) 와 삼계 (三界). 큰
원은 불교의 지혜.
• 삼세 (三世) : 전세. 현세. 내세.
• 삼계 (三界) : 욕계 (欲界) : 욕망과 탐욕에 물든 정신.
색계 (色界) : 욕망에선 벗어났으나, 아직 잡다한 세상일에선 벗어나지 못한 정신.
무색계 (無色界) : 욕망과 잡다한 세상일에서 완전히 벗어난 정신.
(4) 아마추어천문학 해인 (海印)
석주문양에 이처럼 깊은 뜻이 있는 줄은
몰랐습니다. 이 문양을 어느 시대의
누가 디자인했는지 궁금해서 자료를 찾아 보았으나, 확실한 고증은 찾지 못했습니다. 다만 우리나라 안진호 스님 (安震湖. 법명 錫淵. 1880~1965) 이 1935 년에 발행한 책 석문의범 (釋門儀範) 에 이와 비슷한 문양이 게재되어 있다고 합니다. 이것은 불경이 아니고, 불교의
여러 의식 (儀式) 진행방법을 정리한 것입니다.
이 책에 72 개 문양인 해인도 (海印圖) 라는 것이 실려 있으며, 위의 석주문양과
비슷한 열 개 바라밀 문양도 포함되어 있다고 합니다. 해인도는 신라의 고승 의상 (義湘 625~702) 이 중국 당나라에 유학하면서 배운 것을 귀국 후에 전한 것입니다. 의상은 우리나라 화엄종 (華嚴宗) 의 시조 (始祖) 이며, 중국화엄종의 세 번째 대표 (세조 世祖) 입니다. 따라서 중국 화엄종 문양이 신라로 수입된 것으로 보입니다. 그러나 이것이 인도 또는 티벳 등에서
유래되었는지, 아니면 중국내부에서 만들어졌는지는 알 수 없었습니다.
<그림 56 석문의범 (釋門儀範) 에 실린 해인도 (海印圖) 의 일부.
가운데 미로 같은 도형 내부에는 한자 210 개 글자가 적혀 있음.
석문의범 편찬 : 안진호 스님 (安震湖. 법명
錫淵. 1880~1965). 1935 년.
출판사 : 卍 (만) 상회. 그림출처 : 불교신문 2006. 5. 27. ibulgyo.com>
석주문양이 누구 작품인지 정확한 기록은
찾지 못했으나, 일단 화엄종과 관련되고 해인 (海印) 하는 방법을 나타낸 것임은 알 수 있습니다. 해인은 하늘모습이 잔잔한 바다 (海) 위에 도장 (印) 찍힌 상태를 말합니다 (Astro News
Serial No 22. 2013. 10. 18 참조).
불교의 수행은 인간세상 돌아가는 진리를
깨닫기 위함이고, 하늘을 생각하는 것은 우주 돌아가는 진리에 조금이나마 접근하기 위함일 겁니다. 비록 아마추어천문학이 프로천문학처럼 우주 운행원리를 연구하고 진리를 규명하는 것은 아닐지라도, 우주 돌아가는 원리를 이해하고
그 아름다움을 즐기려면 어느 정도 수행은 필요하리라 생각합니다. 석주문양을 살펴본 것을 계기로, 과연
지금 아마추어 천문학은 제대로 하고 있는지 한 번 뒤돌아봐야겠습니다.
<끝>
<조강욱 관측부장님 댓글에 대한 회신 - 달의 Pickering Crater 위치>
1. 위치
2. 부분확대
<배경 달지도 출처 : 원치복 지부장님 제작 달지도. 편집. 추가>
한담객설 – 청천낙성 담천잡담 월하산책 (4)
한담객설 – 청천낙성 담천잡담 월하산책 (6)
