가장 큰 별?…별 하나가 태양계 삼킨다

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▲ 우주 최대의 별 극대거성 방패자리 UY(가운데). 태양의 1700배로, 비행기를 타고 이 별 둘레를 한 바퀴 돌려면 무려 1000년이 걸린다.

우주에서 가장 큰 별은 과연 얼마나 클까? 지금까지 관측된 바로는 가장 큰 별은 방패자리 UY스쿠티(UY Scuti)라는 별로, 태양 크기의 1700배 정도 되는 것으로 밝혀졌다.

영국 일간지 데일리메일이 지난 3일(현지시간) 소개한 천문학자(박사후과정연구원) 질리언 스커더의 UY스쿠티에 관한 흥미로운 칼럼 '우리 우주의 진짜 거대별'(The REAL megastar in our universe)을 손질해 소개한다.

토성 궤도를 덮는 별의 크기​

우주의 척도는 우리의 상상력을 비웃는다. 방패자리 UY는 지금까지 관측 가능한 한도의 우주에서 가장 큰 별로 밝혀졌다.

이런 별을 극대거성(hypergiant star)이라 하는데, 반지름이 태양의 반지름의 10~100배 정도인 거성(giant star), 그리고 100배 이상인 초거성(supergiant star)의 상위 클래스다. 대표적인 초거성으로는 오리온자리의 베텔게우스가 있다.

UY스쿠티의 크기가 우주 최대이긴 하지만, 질량이 최대인 별은 아니다. 질량은 태양보다 약 30배 무거울 뿐이다. 이 정도로는 명함도 못 내민다.

우주에서 가장 무거운 별은 태양의 265배에 달하는 황새치자리의 'R136a1'이란 별이다. 하지만 이 별의 크기는 태양의 약 30배밖에 되지 않는다. 이처럼 별의 크기와 질량이 반드시 비례하는 것은 아니다. 특히 거성일 경우에는 더욱 그렇다.

UY S스쿠티는 질량은 태양의 30배이지만, 반지름 크기는 무려 1700배에 달한다. 천문단위(AU)로 보면 8천문단위(1AU는 지구-태양 간 거리)이고, 미터법으로 환산하면 12억km나 된다.

▲ UY S스쿠티 반지름은 태양의 1700배에 달한다. 천문단위(AU)로 보면 8천문단위(1AU는 지구-태양 간 거리)이고, 미터법으로 환산하면 12억km나 된다. 행성의 크기 비교 이미지. 

지구로부터 9500광년 거리에 있는 UY 스쿠티를 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 그 크기가 목성 궤도를 넘어 거의 토성 궤도에 육박하는 엄청난 것이다. 하나의 물체가 이렇게 클 수 있다니, 놀라울 뿐이다.

그런데 놀라운 것은 크기뿐이 아니다. 그 거대한 중력으로 당장 태양을 한입에 집어삼키고, 태양에서 가까운 차례로 지구를 포함해서 5개의 행성들을 차례대로 끌어당겨 삽시에 먹어치울 것이다. 그리고 소행성대의 천체들과 멀리 있는 미행성들도 남아나지 않을 것이다.

어쨌든 태양계의 천체들은 거의 UY스쿠티의 게걸스러운 식욕의 희생자가 될 것이고, 약간 남겨진 것들은 수천 년에 걸쳐 서서히 이 괴물 둘레를 도는 하나의 궤도를 따라 움직일 것으로 예상된다.

UY 스쿠티는 시간에 따라 밝기가 변하는 변광성이다. 별의 크기가 역시 시간에 따라 신축을 거듭하기 때문이다. 이처럼 대부분의 별들은 크기가 고정되어 있지 않다. 별 자체가 가스체이기 때문에 표면이 단단하지 않고 끊임없이 요동치기 때문이다.

어떤 별은 주기적으로 신축을 거듭하기도 하는데, 이런 별을 맥동 변광성이라한다.

별의 가장자리를 어디까지로 결정하는가 하는 문제에 있어 천문학자들은 별이 둥글게 빛나 보이는 표면인 광구의 위치를 기준으로 삼는다. 태양의 빛나는 표면이 바로 태양 광구다. 여기에서 별의 중심에서 만들어진 광자, 곧 별빛이 우주공간으로 탈출하는 것이다.

UY 스쿠티는 누가 발견했나?

UY 스쿠티를 가장 먼저 발견한 것은 1860년 독일 본 천문대의 천문학자이지만, 이 별이 우주 최대의 항성인 것을 알아낸 것은 2012년 유럽남방천문대의 천문학자들이다. 그들은 천문대에 설치된 초대형망원경(Very Large Telescope)을 이용하여, 방패자리 UY가 가장 거대하여 그 크기는 정확히 태양 반지름의 1708±192 배라는 사실을 밝혀냈던 것이다.

이는 지금까지 발견된 항성들 중 물리적 부피가 가장 큰 값으로, 오리온자리 초거성인 베텔게우스 반지름의 1.7배에 이른다. 이로써 방패자리 UY는 그때까지 최대 별로 군림했던 큰개자리 VY, 백조자리 NML들을 누르고 우리은하 최대의 별로 등극하게 된 것이다.

▲ 태양과 UY 스쿠티의 크기 비교.

인간의 척도로 보면 지구는 엄청나게 거대하다. 하지만 별들과 비교하면 참으로 티끌 하나에 지나지 않는다. 만약 지구를 지름 20cm인 축구공이라면 방패자리 UY의 높이는 약 1만 3000m로 에베레스트 산 높이의 1.5배가 된다.

날마다 우리가 햇볕을 즐기는 태양은 지름이 지구의 109배, 약 130만km이고, 둘레는 약 500만km나 된다. 이게 얼마만한 크기일까? 차를 타고 시속 100km로 달린다면 태양을 한 바퀴 도는 데 5년 동안 밤낮 없이 가속 페달을 밟고 있어야 한다는 뜻이다.

이 태양을 지름 2m짜리 대형 트랙터 바퀴라고 하면, 지구는 바둑돌만 하고, UY 스쿠티는 백두산 높이의 약 1.5배인 3400m나 된다.

비행기를 타고 지구를 한 바퀴 도는 데는 2일이면 족하다. 그러나 비행기를 타고 이 별 둘레를 한 바퀴 돌려면 무려 1000년이 걸린다. 그러나 이런 별도 우주에 비하면 역시 모래알 하나에 지나지 않는다. 우주는 이처럼 광막하다.