겉보기 등급 -1.46, 밤하늘에서 가장 밝은 별 시리우스. 태양의 약 25배에 불과한 평범한 체급의 별이 8.6광년이라는 가까운 거리 덕분에 1등이 된 원리, 1862년 발견된 백색왜성 동반성 시리우스 B, 이집트 달력과의 인연, 한국에서 큰개자리를 찾는 법까지 정리했다.
겨울밤 남쪽 하늘을 올려다보면 유난히 하얗게, 때로는 무지갯빛으로 떨리며 빛나는 별 하나가 먼저 눈에 걸린다. 큰개자리의 으뜸별 시리우스다. 밤하늘 2위 별보다 두 배 가까이 밝으니, 당연히 엄청난 괴물 별일 것 같다.
그런데 별 자체가 내뿜는 빛의 양만 놓고 비교하면 이야기가 달라진다. 시리우스는 오리온자리의 리겔이나 남쪽 하늘의 카노푸스에 비하면 한참 작은 별이다. 체급에서 밀리는 별이 어떻게 수만 년째 밤하늘 1등 자리를 지키고 있을까.
답은 두 개의 숫자 사이에 숨어 있다. 그리고 그 숫자를 추적하던 19세기 천문학자들은 뜻밖에도 시리우스 곁에 숨어 있던 '보이지 않는 별'까지 찾아냈다.
목차
- 밤하늘 1등의 성적표 - 겉보기 등급 -1.46
- 체급은 의외로 평범하다 - 태양 25배의 별
- 8.6광년, 이웃이라서 가능한 밝기
- 흔들리는 별이 남긴 단서 - 시리우스 B
- 이집트는 왜 이 별로 새해를 열었을까
- 개의 별, 늑대의 별 - 큰개자리와 천랑성
- 한국에서 시리우스와 큰개자리 찾는 법
- 한눈에 보는 핵심 정리
- FAQ
- 참고자료
밤하늘 1등의 성적표 - 겉보기 등급 -1.46
"밝다"는 말부터 숫자로 바꿔 보자. 별의 밝기는 겉보기 등급으로 표시하는데, 숫자가 작을수록 밝고 1등급 차이마다 밝기는 약 2.512배씩 달라진다. 5등급 차이가 정확히 100배다.
시리우스의 겉보기 등급은 -1.46이다. 2위인 용골자리의 카노푸스가 -0.74등급이니, 둘 사이의 차이는 0.72등급, 밝기로는 약 1.9배다. 북극성(약 2.0등급)과 비교하면 시리우스가 약 24배 밝다.
태양을 빼고 밤하늘에서 시리우스보다 밝게 보이는 천체는 손에 꼽는다. 달, 금성, 목성, 그리고 지구에 가까이 다가온 시기의 화성 정도다. 별, 즉 스스로 빛을 내는 항성 중에서는 시리우스가 압도적인 1위다.
체급은 의외로 평범하다 - 태양 25배의 별
그렇다면 시리우스는 얼마나 거대한 별일까. 여기서 첫 번째 반전이 나온다.
시리우스(정확히는 주성인 시리우스 A)는 분광형 A1V의 주계열성이다. 질량은 태양의 약 2.06배, 반지름은 약 1.71배, 표면 온도는 약 9,900K로 태양(약 5,800K)보다 뜨겁다. 이 세 숫자가 만들어 내는 실제 광도는 태양의 약 25배다.
별의 광도는 반지름의 제곱과 표면 온도의 네제곱에 비례한다. 시리우스는 반지름에서 약 2.9배, 온도에서 약 8.8배를 얻어 둘을 곱하면 약 25배가 나온다. 뜨겁고 조금 큰 별, 딱 그 정도다.
비교 대상을 세우면 더 분명해진다. 약 310광년 떨어진 카노푸스는 태양의 1만 배 안팎의 빛을 내고, 리겔은 그보다도 훨씬 강하다. 모든 별을 같은 거리(32.6광년)에 세웠을 때의 밝기인 절대 등급으로 보면 시리우스는 +1.43등급으로, 수많은 1등성 사이에서 특별할 것 없는 별이 된다.
8.6광년, 이웃이라서 가능한 밝기
체급이 평범한데도 1등이 되었다면, 남은 변수는 하나다. 바로 거리다.
시리우스까지의 거리는 약 8.6광년, 킬로미터로 바꾸면 약 81조 km다. 우주 규모에서 이 정도면 바로 옆집이다. 태양계에서 가장 가까운 별 시스템을 꼽으면 시리우스는 상위권에 이름을 올린다. 밝은 1등성 대부분이 수십에서 수백 광년 떨어져 있다는 점을 생각하면 압도적으로 가깝다.
빛의 밝기는 거리의 제곱에 반비례한다. 거리가 2배 멀어지면 밝기는 4분의 1, 10배 멀어지면 100분의 1이 된다. 이 법칙으로 간단한 사고실험을 해 보자.
시리우스를 카노푸스와 같은 약 310광년 거리로 밀어내면 밝기는 약 1,300분의 1로 줄어든다. 등급으로는 약 6.3등급, 맨눈 관측 한계에 겨우 걸치는 수준이라 도시에서는 아예 보이지 않는다. 반대로 카노푸스를 8.6광년 거리로 끌어오면 약 -8.5등급이 되어, 가장 밝을 때의 금성보다도 30배 넘게 밝게 빛날 것이다.
결국 시리우스의 밝기는 '적당히 밝은 별'과 '아주 가까운 거리'가 만난 결과다. 이 조합은 앞으로도 한동안 이어진다. 시리우스는 태양계 쪽으로 조금씩 다가오고 있어 앞으로 약 6만 년 동안 조금 더 밝아져 -1.68등급까지 올라갈 것으로 계산된다. 그 뒤 멀어지기 시작해도 약 21만 년 동안은 밤하늘 1위를 지키다가, 본래 더 강한 빛을 가진 직녀성에게 자리를 넘겨줄 전망이다. 거꾸로 거슬러 올라가면 시리우스가 카노푸스에게서 1위 자리를 넘겨받은 것은 약 9만 년 전으로 추정된다.
흔들리는 별이 남긴 단서 - 시리우스 B
시리우스가 워낙 밝고 가까웠기 때문에, 19세기 천문학자들은 이 별의 위치를 누구보다 정밀하게 잴 수 있었다. 그 정밀함이 예상하지 못한 발견으로 이어졌다.
독일의 천문학자 프리드리히 빌헬름 베셀은 수십 년간 쌓인 시리우스의 위치 기록을 분석하다가 이상한 점을 발견했다. 시리우스가 하늘을 일직선으로 움직이지 않고 미세하게 물결치듯 흔들리고 있었던 것이다. 1844년 8월 10일자 편지에서 베셀은 눈에 보이지 않는 무거운 동반성이 시리우스를 끌어당기고 있다고 결론 내렸고, 그 공전 주기를 약 50년으로 추정했다.
베셀은 2년 뒤 세상을 떠났고, 동반성은 18년 동안 모습을 드러내지 않았다. 1862년 1월 31일, 미국의 망원경 제작자 앨번 그레이엄 클라크가 디어본 천문대에 납품할 18.5인치(약 47cm) 굴절망원경의 렌즈를 시험하려고 시리우스를 겨눴다. 그 순간 시리우스 바로 곁에서 희미한 별 하나가 보였다. 베셀이 예언한 바로 그 위치였다.
진짜 충격은 그다음에 왔다. 1915년 윌슨산 천문대의 월터 시드니 애덤스가 이 동반성의 스펙트럼을 찍어 보니, 희미한 빛과 달리 시리우스 A처럼 뜨거운 별의 특징이 나타났다. 뜨거운데 어둡다는 것은 표면적이 극도로 작다는 뜻이다. 이렇게 확인된 새로운 종류의 별에는 1922년 백색왜성이라는 이름이 붙었다.
오늘날 측정값으로 보면 시리우스 B는 질량이 태양의 약 1.02배인데 반지름은 약 5,600km로 지구보다 작다. 태양 하나를 지구만 한 공 안에 눌러 담은 셈이다. 이 물질은 찻숟가락 하나 분량이 수 톤에 이를 만큼 밀도가 높다. 지금은 시리우스 A보다 가볍지만, 원래는 태양의 약 5배에 달하는 더 무거운 별이었다가 먼저 연료를 다 쓰고 적색거성을 거쳐 약 1억 2천만 년 전 지금의 모습이 된 것으로 추정된다.
두 별은 약 50.1년 주기로 서로를 돌며, 둘 사이의 거리는 8.2~31.5AU(천문단위) 사이를 오간다. 다만 시리우스 B의 겉보기 등급은 8.44로, 시리우스 A보다 1만 배 가까이 어둡다. 우리가 보는 그 눈부신 빛은 사실상 시리우스 A 혼자 내는 것이다.
이집트는 왜 이 별로 새해를 열었을까
망원경이 없던 시대에도 시리우스의 밝기는 실용적인 쓸모가 있었다. 가장 유명한 사례가 고대 이집트다.
시리우스는 1년 중 약 70일 동안 태양 근처에 묻혀 보이지 않다가, 어느 날 새벽 동쪽 지평선에서 해 뜨기 직전 잠깐 모습을 드러낸다. 이를 **신출(heliacal rising)**이라고 한다. 고대 이집트에서는 이 무렵 나일강이 범람하기 시작했고, 범람은 땅에 비옥한 흙을 실어 와 한 해 농사의 출발점이 되었다.
이집트인은 이 별을 여신 **소프데트(Sopdet)**로 섬겼다. 그리스어로는 소티스(Sothis)라고 불렀다. 고왕국 시대의 《피라미드 텍스트》에 이미 소프데트의 이름이 등장하고, 후대에는 이시스 여신과도 결합했다. 이집트의 민간 달력은 1년을 365일로 고정했기 때문에 실제 태양년과 매년 약 4분의 1일씩 어긋났는데, 이 달력의 새해와 시리우스 신출이 다시 맞아떨어지는 데 걸리는 약 1,460년의 주기를 소티스 주기라고 부른다.
여기서 시리우스의 밝기가 다시 중요해진다. 새벽 여명 속에서 막 떠오르는 별은 하늘이 이미 밝아지기 시작한 상태라 알아보기 어렵다. 밤하늘에서 가장 밝은 별이었기에 시리우스는 희미한 새벽빛 속에서도 '돌아왔다'는 신호를 분명하게 보낼 수 있었다.
그리스인에게 이 별은 세이리오스(Seirios), 즉 '타오르는 것'이었다. 호메로스의 《일리아스》 22권은 트로이 성벽으로 돌진하는 아킬레우스를 늦여름 하늘에 빛나는 '오리온의 개'라는 별에 빗댄다. 한여름 새벽 해와 함께 떠오르는 이 별이 더위를 보탠다고 여겨, 가장 무더운 시기를 '개의 날들(라틴어 dies caniculares)'이라 불렀고 이 표현은 영어 dog days로 남았다.
개의 별, 늑대의 별 - 큰개자리와 천랑성
시리우스가 속한 별자리는 왜 하필 '큰개'일까. 대중적으로 가장 널리 알려진 설명은 이 별자리가 사냥꾼 오리온을 따르는 사냥개라는 것이다. 실제로 큰개자리는 오리온자리의 발치에서 그 뒤를 쫓듯 떠오르고, 앞서 본 《일리아스》의 '오리온의 개'라는 표현도 이 관계를 보여 준다.
히기누스의 《천문학》은 또 다른 전승도 전한다. 무엇이든 반드시 잡는 사냥개 라일랍스와, 누구에게도 잡히지 않는 테우메소스의 여우가 마주친 이야기다. 끝나지 않는 추격이 이어지자 제우스가 둘을 모두 돌로 만들어 버렸고, 이 개가 하늘에 올라 큰개자리가 되었다는 것이다. 오비디우스의 《변신 이야기》 7권에도 이 개와 여우가 돌로 변하는 장면이 나온다. 로마 시대에는 에우로페를 지키던 개로 보는 해석도 있었다.
동아시아에서는 같은 별을 전혀 다른 짐승으로 보았다. 중국 전통 천문에서 시리우스는 천랑성(天狼星), 하늘의 늑대다. 그 남동쪽에는 큰개자리와 고물자리의 별들로 이루어진 호시(弧矢), 즉 활과 화살이 늑대를 겨누고 있다. 굴원의 《초사》 〈구가〉 '동군' 편에는 긴 화살을 들어 천랑을 쏜다는 구절이 있어, 이 별이 오래전부터 문학 속 상징으로 쓰였음을 보여 준다. 늑대를 침략의 조짐과 연결하는 점성적 해석도 함께 전해진다.
서양은 충직한 사냥개를, 동양은 경계해야 할 늑대를 보았다는 대비가 흥미롭다. 오늘날 쓰는 '큰개자리'라는 이름은 라틴어 Canis Major(큰 개)를 옮긴 것이다. 면적은 약 380제곱도로 88개 별자리 중 43위에 해당해 크지 않은 편이지만, 밝은 별이 많아 겨울 하늘에서 존재감이 크다.
한국에서 시리우스와 큰개자리 찾는 법
이제 직접 찾아볼 차례다. 시리우스는 서울 같은 도시 한복판에서도 놓칠 수 없는 별이지만, 큰개자리 전체 모습을 그리려면 조건이 조금 까다롭다.
언제, 어디를 볼까. 시리우스는 12월부터 3월까지 저녁 하늘에서 잘 보인다. 정남쪽에서 가장 높이 뜨는 시각은 1월 초 자정 무렵, 2월 초 밤 10시 무렵, 3월 초 저녁 8시 무렵이다. 이때 서울 기준 고도는 약 36도, 제주에서는 약 40도로 그리 높지 않다.
기준 별로 찾기. 먼저 겨울 하늘의 상징인 오리온자리의 허리띠, 나란히 선 세 별을 찾는다. 이 세 별을 이은 방향을 왼쪽 아래(남동쪽)로 약 20도 연장하면 시리우스가 나온다. 시리우스는 오리온자리의 베텔게우스, 작은개자리의 프로키온과 함께 거대한 정삼각형, 이른바 겨울의 대삼각형을 이룬다.
반짝임의 정체. 지평선 가까이 낮게 뜬 시리우스는 빨강, 초록, 파랑으로 번쩍이며 떨리듯 보일 때가 많다. 별빛이 두꺼운 대기층을 지나면서 굴절되고 흔들리는 대기 현상(신틸레이션) 때문으로, 밝은 별일수록 이 효과가 눈에 잘 띈다.
큰개자리의 주요 별. 시리우스 외에도 이름 있는 밝은 별이 여럿이다.
- 아다라(ε, 약 1.5등급) - 큰개자리 2위 별로, 밤하늘에서 극자외선을 가장 강하게 내는 천체로 알려져 있다.
- 웨젠(δ, 약 1.8등급) - 노란빛을 띤 초거성으로 개의 엉덩이 부분에 해당한다.
- 미르잠(β, 약 2.0등급) - 시리우스 서쪽에 있는 푸른 거성. 아랍어로 '알리는 자'라는 뜻으로, 시리우스보다 조금 먼저 떠올라 시리우스의 등장을 예고한다.
- 알루드라(η, 약 2.4등급) - 개의 꼬리 끝에 해당하는 푸른 초거성이다.
- 푸루드(ζ, 약 3.0등급)와 물리페인(γ, 약 4.1등급) - 각각 개의 앞발과 머리 부근을 이룬다.
문제는 아다라, 웨젠, 알루드라가 모인 별자리 남쪽 부분이다. 서울 기준으로 남중했을 때도 고도가 약 23~26도에 그쳐 건물이나 산, 지평선 부근의 빛 공해에 쉽게 가려진다. 개의 전체 모습을 보려면 남쪽 시야가 탁 트인 곳을 고르는 것이 좋다.
딥스카이 천체. 시리우스에서 남쪽으로 약 4도 떨어진 곳에 산개성단 M41이 있다. 큰개자리에 있는 유일한 메시에 천체로, 약 80개의 별이 모여 있으며 어두운 곳에서는 맨눈으로도 희미한 얼룩처럼 보이고 쌍안경으로 보면 별 알갱이가 뚜렷해진다. 타우(τ)별을 둘러싼 젊은 산개성단 NGC 2362도 소형 망원경으로 볼 만하다. 투구 모양의 발광 성운 **NGC 2359(토르의 투구)**는 망원경과 성운 필터가 필요한 중급 이상의 대상이다.
한눈에 보는 핵심 정리
- 시리우스는 겉보기 등급 -1.46으로 태양을 제외한 항성 중 가장 밝다.
- 실제 광도는 태양의 약 25배로, 카노푸스나 리겔보다 훨씬 약하다.
- 밝기의 비결은 약 8.6광년이라는 가까운 거리이며, 약 21만 년 뒤 직녀성에게 1위를 넘겨줄 전망이다.
- 베셀이 1844년 예측하고 클라크가 1862년 발견한 동반성 시리우스 B는 지구보다 작은 백색왜성이다.
- 고대 이집트는 새벽 신출로 나일강 범람을 알렸고, 동아시아는 이 별을 천랑성이라 불렀다.
- 한국에서는 1~2월 밤 오리온 허리띠를 남동쪽으로 연장해 찾고, 고도는 서울 기준 약 36도다.
FAQ
Q. 시리우스는 정말 옛날에 붉은 별이었나요? 일부 고대 문헌의 묘사를 근거로 2천 년 전 시리우스가 붉었다는 주장이 있지만, 문헌 해석 자체가 엇갈린다. 시리우스 B가 백색왜성이 된 시점이 약 1억 2천만 년 전으로 추정되는 만큼 천체물리학적으로는 설명이 어렵고, 지평선 근처에서 대기 때문에 붉게 보였던 모습을 기록했을 가능성이 함께 거론된다.
Q. 시리우스 B는 아마추어 망원경으로도 볼 수 있나요? 가능은 하지만 쉽지 않다. 시리우스 A의 강한 빛에 묻혀 있기 때문에 두 별의 간격이 크게 벌어지는 시기, 대기가 안정된 밤, 구경이 큰 망원경이라는 조건이 맞아야 한다. 두 별은 약 50년 주기로 가까워졌다 멀어지기를 반복하므로 관측 적기를 미리 확인하는 것이 좋다.
Q. 남반구에서 보면 시리우스가 더 잘 보이나요? 그렇다. 시리우스는 적위 약 -16.7도의 남쪽 하늘 별이라 남반구 중위도에서는 머리 위 가까이까지 높이 뜬다. 다만 남반구에서는 별자리가 북반구와 위아래가 뒤집혀 보여, 큰개자리가 오리온자리 위쪽에 놓이는 것처럼 보인다.
Q. 시리우스보다 실제로 더 밝은 별을 맨눈으로 볼 수 있나요? 얼마든지 있다. 같은 겨울 하늘의 리겔과 베텔게우스는 시리우스보다 수천 배 이상 강한 빛을 내지만 수백 광년 떨어져 있어 덜 밝게 보일 뿐이다. 맨눈으로 보이는 밝은 별 가운데 상당수가 시리우스보다 체급이 훨씬 큰 별이다.
참고자료
- Bond, H. E. et al. (2017), "The Sirius System and its Astrophysical Puzzles: Hubble Space Telescope and Ground-Based Astrometry", The Astrophysical Journal (arXiv:1703.10625)
- American Museum of Natural History, Cosmic Horizons - "Friedrich Bessel and the Companion of Sirius"
- Bessel, F. W. (1844), "On the Variations of the Proper Motions of Procyon and Sirius", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
- Adams, W. S. (1915), "The Spectrum of the Companion of Sirius", Publications of the Astronomical Society of the Pacific
- 국제천문연맹(IAU), The Constellations - Canis Major (별자리 경계와 면적)
- Encyclopaedia Britannica, "Canis Major"
- 호메로스, 《일리아스》 22권
- 히기누스, 《천문학(De Astronomia)》 2권
- 오비디우스, 《변신 이야기》 7권
- 굴원, 《초사》 〈구가〉 '동군'
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