(When an asteroid passes in front of a star, the resulting diffraction pattern (here greatly exaggerated) can reveal the star's angular size. Credit: DESY, Lucid Berlin)
천문학자들이 멀리 떨어진 별의 크기를 정확하게 측정하는데 성공했습니다. 일반적인 별의 크기는 지구와는 비교할 수 없을 만큼 크지만 워낙 멀리 떨어져 있어 정확한 크기를 측정할 수 있는 경우는 지구에서 가까운 일부 별을 제외하면 거의 불가능합니다. 별의 크기는 질량과 더불어 매우 중요한 기본적 데이터 가운데 하나이기 때문에 과학자들은 별의 지름을 정확히 측정할 수 있는 여러 가지 방법을 개발했습니다.
독일 전자 싱크로트론 연구소의 타렉 하센과 스미스소니언 천체물리학 관측소의 마이클 다니엘 (Tarek Hassan of Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) and Michael Daniel of the Smithsonian Astrophysical Observatory)이 이끄는 23개 대학의 다국적 연구팀은 미국 애리조나 프레드 로렌스 휘플 천문대의 베리타스 (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) at the Fred Lawrence Whipple Observatory in Arizona) 관측 장치를 이용해서 700광년 떨어진 태양 크기 별과 2,674광년 떨어진 거성의 크기를 측정했습니다.
베리타스의 원리는 간단합니다. 현재의 관측 기술로는 측정할 수 없는 먼 거리의 별이지만, 이 별이 우연히 다른 소행성에 가리는 식현상을 측정해 지름을 측정하는 것입니다. 별까지의 정확한 거리와 소행성의 크기, 이동 속도가 알려져 있다면 지나는 시간을 측정해 정확한 지름을 측정할 수 있습니다. 베리타스는 지름 60km 정도의 소행성을 이용해서 두 별의 지름을 측정했는데 TYC 5517-227-1의 별빛을 가리는 시간이 0.125 밀리초라는 사실을 정확히 확인했습니다. 여기에서 측정한 지름은 태양의 11배입니다. 태양과 같은 G형 별인 TYC 278-748-1의 경우 0.094 밀리초로 이 경우 지름은 태양의 2.17배입니다.
사실 우주는 넓고 소행성과 별이 우연히 지구 시선방향에서 겹치는 일도 드물게 일어나기 때문에 이렇게 측정이 가능한 경우는 드물 수밖에 없습니다. 하지만 이런 실제 측정을 통해 데이터를 수집하면 별의 크기와 질량의 추정치가 점점 더 정확해질 수 있습니다. 앞으로 얼마나 먼 거리에 있는 별의 지름을 측정할 수 있을지 기대됩니다.
참고
Direct measurement of stellar angular diameters by the VERITAS Cherenkov telescopes, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0741-z , https://www.nature.com/articles/s41550-019-0741-z
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