하늘 나침반 ‘북극성’에 얼룩덜룩 반점 있다 [우주로 간다]

최초로 고해상도 사진 촬영

'하늘의 나침반'으로 불리는 별 북극성에 얼룩덜룩한 반점이 발견됐다.

하버드 스미소니언 천체물리학 센터 낸시 에반스를 비롯한 연구진들이 미국 캘리포니아주 윌슨산 천문대에 있는 카라(CHARA) 망원경을 활용해 최초로 고해상도 북극성 이미지를 촬영했다고 스페이스닷컴이 21일(이하 현지시간) 보도했다.

해당 연구 결과는 20일 국제학술지 천제물리학 저널에 실렸다.

2021년 4월 카라 어레이가 촬영한 북극성 표면 모습. 밝은 점과 어두운 점이 함께 보인다. 북극성은 하늘에 떠 있는 보름달보다 약 60만 배 더 작게 보인다 (사진=카라 어레이)

2016년~2021년에 촬영한 카라 망원경 관측을 통해 과학자들은 과거에는 몰랐던 북극성의 특징들을 발견했다. 가장 주목할 만한 것은 북극성 표면에 태양 흑점과 비슷한 얼룩덜룩한 반점이 있다는 것이다.

카라 어레이의 게일 셰퍼 책임자는 성명을 통해 “카라 이미지를 통해 북극성 표면의 밝고 어두운 부분이 시간이 지남에 따라 변화하는 것을 확인할 수 있었다”고 밝혔다.

이번 발견이 주목되는 이유는 북극성이 주기적으로 밝았다가 어두워지는 ‘세페이드형 변광성’(Cepheid variable)이라는 점이다. 

북극성은 4일 주기로 밝아지고 어두워지는데 별의 밝기가 변하는 세페이드형 변광성은 천체까지의 정확한 거리를 알려주는 줄자와 같다. 한 주기 동안 세페이드 변광성의 밝기 변화를 관찰하면 먼 별과 은하까지의 실제 거리를 측정할 수 있다.

허블 우주망원경이 2006년 촬영한 북극성과 그 주위 동반성의 모습 (사진= NASA, ESA, N. Evans(Harvard-Smithsonian CfA), H. Bond(STScI))

이번에 촬영된 북극성의 고해상도 이미지는 "세페이드 변광성의 표면이 어떻게 생겼는지 처음으로 엿본 것"이라고 연구진은 설명했다.

이번 관측을 통해 북극성이 태양보다 약 5.1배 무겁다는 사실도 확인했다. 이는 북극성을 공전하는 희미한 별의 움직임을 토대로 계산된 것이다.

지구에서 400광년 이상 떨어져 있으며 태양보다 약 46배 큰 것으로 알려진 북극성은 별 세 개로 이루어진 삼중성계 중 하나로, 우주에 홀로 있지 않는다.

당초 연구진의 목표는 카라 망원경을 통해 30년에 한 번씩 북극성을 도는 동반자 별의 궤도를 지도로 만드는 것이었다. 하지만, 이 친구 별은 북극성에 매우 가까이 있을 뿐만 아니라 희미해 2005년경이 돼서야 허블 우주망원경으로 존재가 확인됐다.

공동 연구자인 낸시 에반스는 "별들 사이의 간격이 작고 밝기 대비가 커 가까이 접근하는 동안 쌍성계를 확인하는 것이 어려웠다"고 밝혔다. 때문에 연구진은 뉴멕시코의 아파치 포인트 천문대의 다른 장비도 함께 관측에 활용했다.

또 다른 공동저자 존 모니어 미시간 대학 천문학 교수는 "앞으로도 북극성을 계속 관측해 북극성 표면의 반점을 만드는 메커니즘을 더 잘 이해할 것”이라고 밝혔다.