수천세대에 걸쳐 우리의 삶이 별들에 달려있다고 믿었고 실제로 그랬습니다. 인간은 '지능'이란 강점이 있었죠. 그 중에서도 패턴인식 능력이 뛰어나죠. 우리의 조상들은 밤하늘 별들의 움직임이 우주의 변화를 예고하는 것임을 알았습니다.
플라이아데스 성단은 약 1억년 전에 형성됬습니다.
각각의 별이 우리 태양보다 약 40배 정도 밝은 데 그 중 가장 눈부신 알테온은 우리 태양보다 천배나 밝죠.
플레이아데스 성단은 시력 측정에도 이용됬습니다. 별이 적어도 6개 이상 보이면 정상이었고, 7개이상 보는 사람은 전사나 정찰병 감이었죠. 브리튼 제도의 퀠트 족과 두리드교인들은 이 성단을 유령과 연관지었습니다.
1년 중 플레이아데스 성단이 가장 높이 뜨는 날 밤, 망자들의 영혼이 세상을 떠돈다고 믿었죠. 이것이 한때 사마리아인이라 불렸던 축제의 기원으로 여겨집니다. 오늘날의 할로윈이죠.
북미의 카이오와족에겐 데빌스타워 위에 떠있는 플레이아데스 성단이, 곰을 피해 달아난 처녀들이라 전해지죠.
고대 그리스인들에겐 아틀라스의 일곱딸이었습니다.
애드워스 찰스 피커링이란 천문학자는 여자들로 구성된 팀에 별의 유형 분류와 지도 제작을 맡겼습니다. 그 중 한명은 별의 물질을 이해할 중요한 단서를 제공했고, 또 한명은 우주의 크기를 계산할 방법을 고안했습니다. 이들을 아는 사람은 많지 않죠.
애니 점프 캐넌은 팀의 리더로 팀의 리더로 25만개가 넘는 항성 목록을 작성했습니다. 그녀는 젊은 시절 성홍렬로 청력을 잃었습니다. 헨리에타 스완 리빗 역시 청각장애인입니다. 오늘날에도 천문학자들은 리빗이 발견한 법칙을 이용해 별들까지의 거리와 코스모스의 크기를 측정합니다.
캐넌은 별빛이 망원경의 프리즘을 통과하고, 분리되어 그 안에 담긴 색을 보여주면, 그 안에 가느다란 선들이 있는데 그것을 실험실 안의 빛나는 물질이 가진 선들과 비교해 지구에도 존재하고 머나먼 별에도 존재하는 원소를 밝힐 수 있다고 설명합니다.
캐넌은 스팩트럼 분석을 통해 별을 7개의 범주로 나누었습니다. 각 범주는 또 10개의 숫자로 세분화했습니다.
별들을 체계화한 건 캐넌이지만, 그 목록에 숨겨진 의미를 파악한 건 세실리아 페인이었죠. 페인은 미국으로 이주해 별을 연구합니다. 하버드는 그녀를 받아들였죠.
캐넌은 페인에게 항성 스팩트럼에 대해 아는 걸 전부 가르쳤습니다. 페인은 원자물리학과 이론물리학에 대한 지식을 가지고 캐넌의 자료를 분석했습니다. 별들의 화학성분과 물리적 상태를 밝혀보려했죠.
별의 스펙트럼에서 두드러진 선들은 중원소의 존재를 보여줍니다. 칼슘과 철강 등 지구에 풍부한 원소들입니다. 천문학자들은 항성이 지구와 비슷한 비율의, 같은 원소로 이루어졌다고 봤죠.
페인은 캐넌의 연구결과를 분석해 7개로 나뉜 큰 분류는 별의 온도를 나타냄을 알아냈습니다. 그리고 항성들이 대부분 금속의 수만배에 달하는 수소와 헬륨으로 이루어져 있다는 것을 밝혀냈죠.
1924년 페인은 이 연구결과를 당시 저명한 천문학자 헨리 노리스 러셀에게 보냅니다.
러셀은 페인의 연구에 근본적인 결함이 있다고 생각해 편지를 보냅니다. 별에 금속보다 많은 수소와 헬륨이 존재한다는 것이 불가능하다고 생각했죠.
페인 공들여 모든 증거는 기존의 과학지식을 정면으로 반박하는 것이었습니다. 페인은 러셀처럼 휼륭한 과학자가 틀리고 자신이 옳을 리가 없다고 생각했습니다. 결국 자신의 위대한 발견에 흠집을 내는 문장을 논문에 덧붙였습니다.
러셀은 4년 후 페인이 옳았음을 알았고, 그 사실을 알자마자 페인의 공임을 인정했죠. 페인의 논문 항성대기는 가장 우수한 천문학박사 학위논문으로 인정받고 있습니다. 그 분야의 교과서가 되었죠.
페인이 캐넌의 별 스팩트럼을 이해한 덕분에 별들의 생애를 이해하는 것이 가능해졌습니다.
오리온 자리 성운에는 갓 태어난 별들이 있습니다. 오백만년 쯤 된 별들도 아직 자신들을 낳은 가스와 먼지에 쌓여있죠.
플라이아데스 성단은 약 1억년 정도밖에 안된 유아기 성단입니다. 가스와 먼지로 이루어진 담요는 벗었지만 서로의 중력에 묶여있죠. 몇억년에 지나면 흩어질 겁니다.
북두칠성의 별들은 청소년기로 5억살쯤 됬습니다. 사실 별자리의 대부분은 서로 관계 없는 별들의 묶음입니다.
우리눈에 보이는 별 대부분은 하나 이상의 짝별을 갖고 있죠. 다중성계에서 보통 더 희미한 별은 육안으론 보이지 않습니다.
다른 힘이 개입하지 않으면 중력은 별을 수축시키죠. 태양은 불타는 가스로 이루어진 구체입니다. 핵의 뜨거운 가스는 태양을 밖으로 팽창시키고 동시에 중력은 태양을 안으로 수축시킵니다. 우리 태양은 그 두 힘사이에서 균형을 이루고 있죠. 그 균형은 앞으로 40억년간 유지될 겁니다.
그러나 태양이 수소를 소모하면서 핵은 서서히 줄어들고, 그에 따라 표면은 점차 팽창합니다. 그 만큼 추가되는 열은 우리 지구에 큰 영향을 미치게 될 겁니다.
핵에는 100억년에 걸친 수소융합의 잔해인 헬륨이 쌓여있습니다. 불길을 잃은 핵은 붕괴하다가 결국 헬륨을 융합할 정도로 뜨거워져서 산소와 탄소를 만들어냅니다.
20억년 후 태양은 지금 크기의 100배가 넘게 부풀며 적색거성이 됩니다. 적색거성은 행성들은 집어삼킵니다.
태양이 헬륨을 타 태우면 극도로 불안정해져서 외부층을 우주로 방출합니다. 그러면 태양은 질량이 100배 줄어 지구만큼 작아집니다. 이 때 밀도가 극도로 높아서 전자들이 서로를 밀어내며 더 이상의 수축을 막죠.
결국 남는 건 빛을 내는 태양의 중심부 뿐입니다. 백색왜성은 이후로도 천억년동안 희미하게 빛날겁니다.
밤하늘에서 가장 밝은 빛을 내는 시리우스는 희미한 짝별이 있습니다. 시리우스가 적색거성이 되면 백색왜성인 짝별에게 가스를 흘려보낼 겁니다. 그러면 핵폭발이 일어납니다.
이런 폭발을 일으키는 별은 신성이라 하죠.
오리온 자리의 청색 초거성인 니겔은 운명이 다릅니다. 니겔은 더이상 수축할 수 없을 때까지, 약 10만배 줄어듭니다. 그렇게 되면 훨씬 더 강력한 핵반응이 일어납니다. 초신성이죠.
초신성 폭발 후 남는 건 작은 중심핵 뿐입니다. 빠르게 회전하는 중성자별 펄서죠.
하지만 오리온자리의 알닐람처럼 질량이 태양의 30배쯤 되는 별의 경우 아무것도 그 붕괴를 막지 못합니다. 초신성이 되어 폭발하는 알닐람의 핵은 핵력조차 그 붕괴를 막을 수 없을 정도로 질량이 어마어마합니다,
이런 별에겐 놀라운 운명이 기다립니다. 별은 붕괴를 계속하며 사건 지평선이라는 시공의 경계를 건넙니다.
은하수는 균일한 빛의 띠가 아닙니다. 별빛이 끊기는 검은 부분들이 있죠. 성간 먼지가 만들어낸 얼룩입니다.
근 적외선 파장으로 본 은하입니다. 무수한 별들을 배경으로 폭발하는 초신성이 토해낸 덩굴손 같은 먼지의 흐름이 보이죠.
성운은 별을 만드는 공장이죠. 성운에서 태어난 별들은 격렬한 자외선 복사로 주위의 가스와 먼지를 태웁니다. 질량이 큰 별이 죽으면 폭발하며 산산조각이 납니다. 광활한 공간으로 나아가는 그 먼지를 별빛이 자극하고 중력이 끌어모읍니다.
별은 먼지가 되고, 먼지는 별이 되죠. 코스모스에서 버려지는 것은 없습니다.
하지만 별의 질량에는 상한선이 있습니다. 17세기에 에드먼드 헬리가 적도를 넘어가 남반구 별자리표를 만들었을 때, 용골자리 에타는 희미한 별이었습니다. 하지만 1843년 갑자기 시리우스 다음으로 밝은 항성이 됩니다.
그 이후로 밝기가 계속 변해왔죠.
용골자리 에타는 질량이 최소한 태양의 100배로 태양의 500만배에 달하는 빛을 쏟아내고 있죠. 항성이 도달할 수 있는 한계에 도달한 것입니다. 게다가 용골자리 에타가 못된 쌍둥이별의 중력에 시달리고 있다는 증거가 있습니다.
그 별은 태양과 토성만큼의 가까운 거리에서 용골자리 에타 주위를 돌고 있죠. 초 대질량 별의 핵은 엄청난 양의 빛을 뿜어내 밖으로 향하는 압력이 별의 중력을 능가할 수 있습니다. 별의 질량이 너무 크면 복수압이 별의 중력을 압도해 별이 폭발합니다.
태양에서 수소 원자가 융합하면 헬륨 원자가 만들어집니다. 그 융합이 방출한 에너지가 표면에 도달해 지구로 날아옵니다. 가시광선이죠.
그 식물에 닿으면 화학 에너지로 저장됩니다. 햇빛이 술이 되죠. 제 뇌가 술의 화학 에너지를 생각의 전기 에너지로 바꿔서 성대의 명령을 내려 음향 에너지를 생성하죠. 그런 에너지 전환은 도처에서 늘 일어나고 있습니다.
우리에겐 하늘에서 만나처럼 떨어지는 거대한 에너지 원천인 태양이 있습니다.
지구에 사는 우리는 하나의 태양이 뜨는 광경에 감탄합니다. 하지만 머나면 구상 성단을 도는 행성에는 그보다 더 찬란한 여명이 기다립니다. 하나의 태양이 아니라 은하가 떠오르죠. 2천억개의 태양이 밝히는 아침입니다.
은하수 위로 높이 솓은 그 세상에선 지금 우리가 깨닫기 시작한 사실이 분명하게 보일 겁니다. 원자와 별이 우리를 형성했으며 거대한 오래된 코스모스가 우리의 물질과 형태를 만들어냈고 우리는 코스모스의 일부라는 사실 말입니다.