별자리와 성단

히아데스 성단의 알데바란은 사실 성단의 일원이 아니다. 별자리와 성단이 어떻게 다른 개념인지 플레이아데스·프레세페·M13 성단의 실제 거리와 나이로 확인해본다.

겨울철 밤하늘에서 황소자리를 찾으면 알데바란이라는 주황빛 별 곁으로 V자 모양의 별 무리가 보인다. 이 V자는 히아데스 성단이고, 알데바란은 그 성단에서 가장 밝게 빛나는 것처럼 보인다. 그런데 정작 알데바란은 히아데스 성단의 일원이 아니다. 성단까지는 약 150광년, 알데바란까지는 약 65광년. 두 배 넘게 차이 나는 거리에 있는 별이 우연히 같은 시선 방향에 놓여 한 몸처럼 보일 뿐이다.

이 어긋남은 별자리와 성단이라는 두 단어를 헷갈리기 쉬운 이유를 정확히 보여준다. 하나는 사람이 하늘에 그은 경계선이고, 다른 하나는 실제로 한 곳에서 태어난 별들의 무리다. 두 개념이 어떻게 다른지, 그리고 하나의 별자리 안에 전혀 다른 성단들이 어떻게 함께 놓일 수 있는지 살펴본다.

 

목차

• 별자리, 인간이 하늘에 그은 경계선
• 성단, 실제로 함께 태어난 별들의 무리
• 황소자리 하나 안의 서로 다른 두 성단 — 히아데스와 플레이아데스
• 게자리 속 벌집, 프레세페 성단
• 여름 밤하늘의 거대한 구슬, 헤라클레스자리 M13
• 한국에서 성단을 직접 찾아보는 법
• 한눈에 보는 핵심 정리
• FAQ
• 참고자료

별자리, 인간이 하늘에 그은 경계선

별자리는 별들이 물리적으로 가까이 있어서 만들어진 무리가 아니다. 지구에서 봤을 때 같은 방향에 놓여 있을 뿐, 실제 거리는 별마다 완전히 다르다. 앞서 본 알데바란과 히아데스 성단이 딱 그런 사례다. 같은 황소자리 안에서 나란히 보이지만 지구로부터의 거리는 두 배 넘게 차이 난다.

지금 쓰이는 88개 별자리는 1930년 국제천문연맹(IAU)이 벨기에 천문학자 외젠 델포르트의 작업을 바탕으로 확정한 것이다. 하늘 전체를 빈틈없이 88개 구역으로 나눈 경계선이며, 별자리 그림 자체보다 이 "구역"이 공식적인 정의에 가깝다. 이전까지는 고대 그리스 천문학자 프톨레마이오스가 정리한 48개 별자리가 오랫동안 기준으로 쓰였다.

성단, 실제로 함께 태어난 별들의 무리

성단은 다르다. 나이, 태어난 장소, 화학 조성, 우주 공간에서 움직이는 방향까지 같은 별 수백에서 수백만 개가 실제로 한 덩어리를 이룬 천체다. 크게 두 종류로 나뉜다.

산개성단은 은하 원반부에서 비교적 최근에 태어난 젊은 별 무리다. 별들이 느슨하게 묶여 있어서 시간이 지나면 은하의 조석력에 흩어지고 만다. 나이는 수천만 년에서 수억 년 수준이다. 재미있는 나이 측정법도 있다. 갈색왜성은 리튬을 오래 유지하는데, 성단 안에서 리튬이 아직 남아 있는 가장 무거운 갈색왜성의 질량을 알면 성단의 나이를 거꾸로 계산할 수 있다.

구상성단은 전혀 다른 존재다. 은하 헤일로를 도는 별들의 구형 뭉치로, 나이가 100억 년을 훌쩍 넘는 경우가 많다. 중심부로 갈수록 별이 촘촘하게 몰려 있어 산개성단보다 훨씬 단단하게 뭉쳐 있고, 그만큼 오래 살아남는다.

여기서 중요한 건 이거다. 성단은 어느 별자리의 경계 안에도 놓일 수 있지만, 그 별자리가 성단을 만든 게 아니다. 성단이 하필 그 방향에 있어서 특정 별자리 구역 안에 들어와 있을 뿐이다. 다음 사례에서 이 점이 더 뚜렷하게 드러난다.

황소자리 하나 안의 서로 다른 두 성단 — 히아데스와 플레이아데스

황소자리 하나에 실제로는 서로 무관한 산개성단 두 개가 들어 있다. 히아데스와 플레이아데스다.

히아데스 성단은 지구에서 약 150광년 떨어져 있어 지구에서 가장 가까운 산개성단으로 꼽힌다. 별들의 나이는 약 6억 년, 질량은 태양의 약 400배다. 앞서 말했듯 이 성단의 V자 모양을 완성하는 것처럼 보이는 알데바란(거리 약 65광년, 겉보기등급 0.85)은 실제 구성원이 아니라 우연히 같은 시선에 겹친 전경의 별이다. 흥미롭게도 게자리 방향의 프레세페 성단(뒤에서 다룬다)은 히아데스와 나이·화학 조성·고유운동이 거의 일치해, 과거 같은 성운에서 태어나 서로 갈라졌을 가능성이 있는 것으로 추정되고 있다.

플레이아데스 성단(M45)은 히아데스보다 훨씬 멀리, 약 440광년 거리에 있다. 나이는 약 1억 1500만 년으로 히아데스보다 훨씬 젊고, 질량은 태양의 약 800배다. 맑은 날 맨눈으로도 6~7개의 별이 옹기종기 뭉쳐 있는 모습을 볼 수 있어 "작은 북두칠성"이라 불릴 정도로 눈에 잘 띈다. 즉 히아데스와 플레이아데스는 같은 황소자리 안에 나란히 보이지만 거리도, 나이도, 태어난 기원도 전혀 다른 별개의 천체다.

이 성단은 한국과 중국에서도 오래전부터 알려져 있었다. 28수 가운데 묘성(昴星)에 해당하며, 우리말로는 좀생이별이라 불렀다. 국립문화재연구소가 조사한 세시풍속 자료에 따르면, 음력 2월 초엿새(좀상날) 초저녁 서쪽 하늘에서 달과 좀생이별 사이의 거리를 보고 그해 농사의 풍흉을 점치는 풍속이 전국 여러 마을에 전해졌다. 조사된 사례의 상당수는 둘 사이가 멀수록 풍년, 가까울수록 흉년으로 여겼다고 기록한다. 강릉 사천 하평마을에서는 이 풍속이 지금도 답교놀이 형태로 이어지고 있다.

게자리 속 벌집, 프레세페 성단

게자리는 밝은 별이 적어 눈에 잘 띄지 않는 별자리지만, 그 한가운데에는 맨눈으로도 흐릿한 안개처럼 보이는 얼룩이 있다. 프레세페 성단(M44), 흔히 벌집 성단이라 불리는 산개성단이다.

이 흐릿한 얼룩은 망원경이 없던 시절부터 이미 기록에 남아 있었다. 기원전 260년 그리스의 아라토스는 "작은 안개"라 표현했고, 기원전 130년 히파르코스는 "작은 구름"이라 적었다. 프톨레마이오스는 자신의 저서 《알마게스트》에서 이를 "게의 가슴에 있는 성운 덩어리"로 묘사했다. 고대 그리스·로마 전승에서는 이 흐릿한 덩어리를 구유통(프레세페)으로, 그 양옆의 별을 구유통을 나눠 쓰는 북쪽 당나귀와 남쪽 당나귀로 보았다. 에라토스테네스가 전하는 이야기로는, 이 당나귀들이 티탄과의 전쟁에서 디오니소스와 실레노스를 태우고 다니며 울음소리로 적을 겁주었고, 그 공으로 하늘에 올랐다고 한다. 다만 이 일화는 후대에 정리된 여러 전승 중 하나로 이해하는 편이 안전하다.

정체가 밝혀진 건 1609년, 갈릴레오 갈릴레이가 망원경으로 이 얼룩을 들여다보면서다. 흐릿한 구름이 아니라 40개가 넘는 개별 별들의 모임이라는 사실이 그제야 드러났다. 지금은 지구로부터 약 577광년 거리에, 나이 약 6억~7억 년, 1000개가 넘는 별을 품은 산개성단으로 확인되어 있다. 2012년에는 미국 연구진이 이 성단 안의 별들을 도는 외계행성을 처음 찾아냈고, 2016년에도 추가로 발견됐다. 별들이 모여 있는 곳에서도 행성이 만들어질 수 있다는 걸 보여준 사례다.

여름 밤하늘의 거대한 구슬, 헤라클레스자리 M13

지금까지 본 성단은 모두 산개성단이었다. 헤라클레스자리 방향에는 완전히 다른 종류의 천체가 있다. 흔히 헤라클레스 대성단이라 불리는 구상성단 M13이다.

1714년 에드먼드 핼리가 처음 발견을 기록했고, 1764년 샤를 메시에가 자신의 목록에 등재했다. 지구로부터 약 25,100광년 떨어져 있고, 실제 지름은 약 145광년, 그 안에 약 10만 개의 별이 빽빽하게 들어차 있다. 나이는 약 140억 년으로 추정된다. 우주의 나이 자체가 약 138억 년임을 감안하면, 이 성단은 우리은하가 형성되던 초창기부터 거의 그대로 살아남은 천체인 셈이다. 앞서 본 산개성단들과 비교하면 나이 차이가 100배 이상 벌어진다.

1974년 아레시보 전파망원경에서 외계 지적생명체를 향해 보낸 아레시보 메시지의 목적지로 M13이 선택된 것도 이 때문이다. 좁은 하늘 영역 안에 별이 유난히 많이 몰려 있어, 신호를 받을 만한 별이 그만큼 많을 것이라는 계산이 깔려 있었다.

한국에서 성단을 직접 찾아보는 법

계절마다 남쪽·동쪽 하늘에서 눈여겨볼 성단이 달라진다.

겨울(11월

2월)에는 초저녁 동쪽 하늘에서 오리온자리의 벨트를 찾은 뒤, 그 세 별이 이루는 선을 오른쪽 위로 연장하면 먼저 알데바란을, 조금 더 가면 플레이아데스를 만난다. 플레이아데스는 광공해가 있는 도심에서도 맨눈으로 6

7개의 별이 보일 만큼 밝고, 히아데스는 시직경이 커서 오히려 망원경보다 맨눈이나 쌍안경으로 보는 편이 전체 모양을 파악하기 쉽다.

봄(3~5월)에는 초저녁 남쪽 하늘에서, 겨울철 별자리인 쌍둥이자리의 폴룩스와 봄철 별자리인 사자자리의 레굴루스 사이 중간 지점을 겨냥하면 프레세페를 찾을 수 있다. 게자리 자체는 어두워 찾기 어렵지만, 프레세페는 맑은 날 맨눈으로도 흐릿한 얼룩처럼 보이고 쌍안경으로 보면 훨씬 또렷해진다.

여름(6~8월)에는 헤라클레스자리 방향에서 M13을 노려볼 수 있다. 다만 겉보기등급 5.8은 도시의 밤하늘에서는 맨눈으로 거의 보이지 않는 수준이라, 쌍안경이나 소형 망원경, 그리고 광공해가 덜한 장소가 필요하다. 반대로 우리은하에서 가장 크고 밝은 구상성단인 오메가 센타우리는 남반구 하늘 깊숙이 있어 한국 위도에서는 사실상 관측이 불가능하다. 같은 구상성단이라도 한국에서 보이는 것과 보이지 않는 것이 나뉘는 셈이다.

한눈에 보는 핵심 정리

천체소속 별자리종류거리나이

플레이아데스(M45)	황소자리	산개성단	약 440광년	약 1억 1500만 년
히아데스	황소자리	산개성단	약 150광년	약 6억 년
프레세페(M44)	게자리	산개성단	약 577광년	약 6억~7억 년
M13	헤라클레스자리	구상성단	약 25,100광년	약 140억 년

FAQ

성단은 별자리의 하위 개념인가요?
아니다. 별자리는 하늘을 나누는 경계 구역이고 성단은 실제로 함께 태어난 별들의 물리적 무리다. 성단이 우연히 어느 별자리 구역 안에 위치할 뿐, 두 개념은 층위 자체가 다르다.

히아데스와 플레이아데스는 서로 이어진 성단인가요?
아니다. 둘은 거리와 나이가 완전히 다른 별개의 산개성단이다. 같은 황소자리 안에서 나란히 보일 뿐 물리적으로는 무관하다.

산개성단은 왜 결국 흩어지나요?
산개성단의 별들은 구상성단만큼 촘촘하게 묶여 있지 않다. 은하 원반을 지나며 받는 조석력과 다른 별들의 중력 섭동이 누적되면서 시간이 지나면 서서히 흩어진다.

도시에서도 성단을 볼 수 있나요?
플레이아데스처럼 밝은 산개성단은 도심에서도 맨눈으로 보인다. 반면 M13 같은 구상성단은 도시 광공해에서는 맨눈으로 거의 안 보이므로 쌍안경이나 어두운 관측지가 필요하다.

참고자료

• 한국천문연구원(KASI) 포토갤러리 — 플레이아데스성단(M45), 히아데스성단·알데바란, 프레세페성단(M44), 헤라클레스 구상성단(M13) 관측 자료
• 국립문화재연구소 전국 세시풍속 조사자료를 바탕으로 한 「좀생이별보기 풍속의 전국적 현황과 통계적 분석」(한국학술지인용색인 수록)
• 국제천문연맹(IAU) 88개 별자리 공식 목록 및 경계 확정 자료(1930년, 외젠 델포르트)