예전 하늘이 맑고 세상이 고요하던 시절에는 해가 진 어두운 밤에 하늘을 올려다보면 온 하늘을 온통 수놓은 아름다운 별들을 볼 수 있었습니다. 과거 양치기들은 이 별들을 바라보며 별자리를 만들어내기도 했고 바다를 항해하는 선원들은 하늘의 별을 바라보며 본인들이 나아갈 방향을 가늠할 수 있었습니다. 밤하늘에 빛나는 아름다운 별들 중, 우리가 지구에서 바라볼 수 있는 태양계 밖 수많은 별들 중 가장 밝게 빛나는 별은 바로 '시리우스'입니다.
1. 시리우스의 역사
시리우스는 현재 우리가 지구에서 볼 수 있는 태양계 밖 천체 중 가장 밝은 별로서 '천랑성', '낭성', '큰개자리알파' 등의 이름으로 불리기도 합니다. 시리우스의 관측 시점은 인류가 하늘을 관찰한 아주 오래전까지 거슬러 올라갑니다. 시리우스는 고대 이집트 시대부터 발견된 기록을 가지고 있는데 고대 이집트 시절에 이 별은 '소프데트'로 불렸고, 이집트 중왕국 시대에 들어서는 농작물의 피해를 대비하여 나일강의 범람을 예측하는 용도로 관측하였다고 알려져 있습니다. 이때 시리우스는 평소 잘 관측되었는데 약 70일 간 그 모습이 보이지 않고 있다가 이후 강물이 범람할 때인 여름 직전에 동쪽에서 떠올랐기 때문에 고대 이집트인들은 이를 관측하고 나일강의 범람을 예측하고 대비하였습니다. 또한 시리우스가 하늘에서 떠오르는 시점이 한 해가 가는 동안 조금씩 달라졌는데, 예를 들어 태양이 뜨기 전 시리우스가 태양보다 먼저 지평선에 떠오르고 뒤이어 태양이 떠오르며 시리우스가 가려지는 시점이 있었습니다. 고대인들은 이 시기를 기준으로 1년이라는 시간을 결정하였다고 알려져 있습니다. 이집트인들이 시리우스를 상형문자로 표현한 것을 보면 별 하나에 삼각형 하나로 구성되어 있는데, 이는 이집트 신화에 나오는 9주 신 중 한 명인 이시스와 밀접한 연관이 있는 것으로 고대 이집트인들은 시리우스가 나일강이 범람하기 직전에 70일 동안 하늘에서 보이지 않는 것을 이시스와 그의 남편인 오시리스가 고대 이집트인이 믿던 사후세계인 두아트로 통과하는 기간으로 믿기도 했습니다. 고대 그리스인들도 시리우스를 일찍이 발견하였는데 이들은 시리우스가 출현하면 뜨겁고 건조한 여름이 시작된다고 믿었으며 이 별이 하늘에 뜨면 식물이 시들고 사람은 허약해진다고 믿었습니다. 시리우스의 가장 큰 특징인 강력한 밝기 때문에 시리우스는 초여름 시기의 대기를 통해 관찰되었을 때 더욱 깜빡이고 불안정한 것으로 보였는데 고대 그리스 시대의 관측자들은 시리우스가 깜빡일 때마다 인간에게 해로운 물질을 뿜어내는 것이라고 믿기도 하였으며 이 별이 뿜어낸 물질로 고통스러워하는 사람들을 지칭하는 용어도 있었는데 고대 그리스인들은 이들에 '별에 맞은'이라는 뜻의 '아스트로볼레토스'라고 불렸습니다. 또한 그리스와 소아시아, 크레타 섬에 둘러싸인 바다인 에게해에 존재하는 케아섬의 주민들은 시리우스와 제우스에게 제물을 바치며 시원한 바람을 불러와 달라는 기도와 제사를 올렸다고도 알려져 있습니다. 그리고 이렇게 하늘에 떠오른 시리우스가 맑고 청명하게 보인다면 이는 행운을 예고하는 것이고, 흐리고 뿌옇게 떠 있다면 이는 전염병이 생기는 것으로 믿었습니다. 이후 고고학자들에 의해 발견된 기원전 3세기경 케아섬에서 사용된 동전들을 보면 빛을 뿜는 별이 새겨져 있는 것을 알 수 있는데, 이를 통해 당시 케아섬 주민들이 시리우스를 매우 중요하게 생각하였음을 알 수 있습니다. 또한 과거 로마인들은 매년 4월 25일경으로 시리우스가 하늘에 떠오를 때 향료, 포도주, 양, 그리고 개를 제물로 바치는 의식 치렀는데 이는 당시 로마인들 또한 시리우스의 깜빡임이 농작물에 해롭다 여겼고, 이러한 의식을 통해 농작물의 병충해가 발생하지 않기를 기원하는 것이었습니다. 사진을 통해 보면 하얗고 푸른빛을 강하게 내뿜는 시리우스는 한때 붉은 별로 여겨지던 시절이 있었습니다. 서기 150년경에 그리스의 천문학자인 클라우디스 프톨레마이오스는 시리우스를 관찰한 뒤 이 별에 관하여 붉은빛을 띠는 여섯 별 중 하나라고 기록하였습니다. 이때 함께 기록된 별들인 베텔게우스, 안타레스, 알데바란, 아크라투루스, 풀룩스는 모두 실제로 주황색 혹은 붉은색으로 빛나고 있습니다. 시리우스를 붉은 별로 기록한 사람은 프톨레마이오스뿐만이 아니었는데, 로마 제국의 5대 황제인 네로의 스승, 세네카 또한 시리우스를 '화성보다 붉은 별'이라고 묘사하였습니다. 프톨레마이오스가 시리우스를 붉은 별이라 기록한 것에 대하여 최초로 이의를 제기한 사람은 영국의 아마추어 천문학자인 토마스 바커로, 그는 당시 그가 발견한 이 모순을 논문으로 작성하였고 1760년 런던 왕립협회의 회의에서 공식적으로 발표하게 됩니다. 그리고 당시 그는 별의 겉보기 색이 변할 수 있다는 가설을 함께 제시하였는데 현대의 천문학자들은 시리우스에서 겉보기 색의 변화가 일어났을 가능성을 부정하고 있습니다. 그 이유로는 우선 프톨레마이오스 혹은 세네카가 시리우스를 붉은 별로 인식한 시기와 토마스 바커가 가설을 제시한 시점이 고작 1000년에서 2000년 정도인데, 이는 겉보기 변화가 일어나기에 너무나도 짧은 시간이라는 것이며 정말 만약에 시리우스가 붉은 별이 되는 적색 거성 단계를 거쳤다면 현재 시리우스 주변에는 행성상 성운, 즉 발광운 형태의 전리 기체들이 형성되어 있어야 하는데 시리우스에서 행성상 성운은 발견되지 않았습니다.
2. 시리우스 A와 시리우스 B의 특징
시리우스는 우리가 지구에서 맨눈으로 보면 하나의 밝은 별로 보이기 때문에 단독성으로 착각하기 쉽지만 실제로는 백색 왜성을 반성 거느리고 있는 쌍성계입니다. 쌍성계란 두 항성의 질량 중심으로 공전하는 항성계를 말하는데, 쉽게 말해 두 별이 서로를 향해 돌아가고 있는 형태라고 말할 수 있습니다. 이렇게 두 개의 별로 이루어진 시리우스는 우리 눈에 보이는 밝은 별인 시리우스 A와 맨눈으로 볼 수 없는 반성, 즉 짝별인 시리우스 B로 구성되어 있습니다. 하지만 이 두 별은 우리가 상상하는 것보다 서로 훨씬 멀리 떨어져 있는데 이 두 별은 대략 20AU만큼 떨어져 있는 것으로 알려져 있습니다. 이것은 태양과 천왕성 정도의 거리이며 이렇게 멀리 떨어져 있는 두 별은 약 50년에 한 번씩 공전합니다. 시리우스 A는 A형 주계열성으로 유효 온도는 9,940K이고, 시리우스 B는 현재 주계열성 단계를 지난 백색왜성 상태에 있습니다. 시리우스 B의 경우 현재 가시광선으로 볼 때, A의 밝기에 비해 1만 분의 1에 지나지 않지만, 한때는 A보다 훨씬 무겁고 밝은 별이었습니다. 시리우스계의 나이는 약 2억 3천만 년으로 천문학자들은 이들이 처음에는 청백색과 백색 주계열성으로 9.1년 공전주기를 가지고 서로를 돌고 있었을 것으로 추정합니다. 시리우스 A의 질량은 태양의 두 배가 넘을 정도로 크며 반지름은 태양의 1.711배이고 자전 속도는 초당 16km로 A형 주계열성 중에는 느린 편에 속합니다. 일반적으로 빠른 자전 속도를 가지고 있는 천체들은 원심력에 의해 적도 부근이 부풀어져 있는데, 시리우스 A는 상대적으로 느린 자전속도로 인해 이러한 현상은 없을 것으로 추정합니다. 예를 들어 시리우스 A가 비슷한 크기를 가지고 있는 항성 베가는 초등 274km의 속도로 자전하고 있으므로 적도가 매우 크게 부풀어 올라 있습니다. 항성의 생성 단계를 나타낸 항성모형에 따르면 시리우스 A는 분자 구름의 붕괴로 태어났으며 탄생 후 천만년이 지나면서 열핵반응으로 내부에너지를 발생시키고 있습니다. 시리우스 A는 탄생 이후 10억 년 내로 중심핵에서 내뿜는 수소를 모두 소진할 것으로 예상합니다. 수소가 소진된 시점 이후부터는 적색 거성 단계를 지나 백색 왜성으로 거듭나게 됩니다. 시리우스 B의 질량은 태양과 거의 같은 수준이며 이는 지금까지 발견된 백색 왜성 중에서도 매우 무거운 편에 속하는 것으로 대부분의 백색 왜성의 질량은 태양의 50~60% 수준인 것에 반해 시리우스 B의 경우 태양의 98%로 매우 큰 값을 가지고 있습니다. 시리우스 B의 경우 태양 정도의 질량을 가지고 있으면서도 지구와 비슷한 부피로 압축되어 있을 정도로 밀도 값도 매우 높습니다. 시리우스 B의 표면온도는 약 25,200k이지만 중심핵이 있어 자체적으로 열을 내는 시리우스 A와는 달리 시리우스 B에는 내부에 열을 발생시키는 에너지원이 없어 현재 가지고 있는 남은 열을 약 20억 년 이상의 시간에 천천히 방출하며 식어가게 될 것입니다. 지구에서 보이는 시리우스 A의 겉보기 등급은 -1.47로, 이는 밤하늘에 보이는 별 중 가장 밝은 수치이고 두 번째로 밝은 별인 카노푸스보다 두 배 정도 더 밝은 수치입니다. 시리우스는 북위 73도보다 아래에 살고 있는 사람들이 이 별을 볼 수 있으며 위도가 높은 곳에 있는 데서는 이 별을 관측하기가 어렵습니다. 시리우스는 날씨가 매우 좋고 관측 조건이 좋으면 대낮에도 보이는 경우가 있습니다.
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