기초 천문학

오늘 밤 밖에 서서 남쪽을 향해, 마치 보이지 않는 돔을 받치듯 두 팔을 들어 올려 보십시오. 그 돔이 바로 천구입니다 — 정확히 말하면 그중 당신이 볼 수 있는 절반입니다. 나머지 절반은 발밑, 지구 너머에 숨어 있습니다.

고대 천문학자들이 하늘을 구(球)로 그렸다고 해서 어리석었던 것은 아닙니다. 그들도 별이 껍질에 박혀 있지 않다는 것을 알고 있었습니다. 그저 우리가 서 있는 곳에서 보면 하늘이 정말로 구처럼 보이기 때문에 그렇게 그린 것입니다. 그리고 지금까지도 모든 유용한 하늘 좌표 — 모든 성표, 모든 망원경 마운트, 모든 스타호핑 경로 — 는 그 고대의 상상 속 돔을 기준틀로 삼고 있습니다.

그 돔에서 기억해 둘 만한 네 가지 요소가 있습니다. 매일 밤 이들을 만나게 될 테니까요.

모든 별에는 주소가 있습니다. 별빛을 배달하는 우체부는 두 개의 숫자를 씁니다 — 그리고 그 의미를 알고 나면, 어느 밤 어느 성표에서든 어떤 천체든 찾아낼 수 있습니다.

RA와 Dec — 하늘의 경도와 위도

적경 (RA)은 하늘의 경도입니다. 도(度)가 아니라 시간으로 — 0시부터 24시까지 — 측정합니다. 지구가 24시간에 한 바퀴를 돌기 때문입니다. 어떤 별이 RA 6h에 있다면, 지구가 0시 선에서 여섯 시간 회전한 뒤 그 별이 가장 높이 올라옵니다 — 관측 시간을 계획할 때 매우 유용합니다.

적위 (Dec)는 하늘의 위도이며, 천구의 적도에서 북쪽(+) 또는 남쪽(−)으로 몇 도 떨어져 있는지를 나타냅니다. +90°가 북천극, −90°가 남천극입니다. 유용한 요령: 당신의 위도와 같은 적위를 가진 천체는 머리 바로 위를 지납니다. 북위 48°의 뮌헨에서는 Dec +48°의 별이 천정을 통과하고, Dec −42°의 별은 지평선 위로 영영 올라오지 않습니다.

오리온 성운(M42)은 RA 5h 35m, Dec −5° 23′에 자리 잡고 있습니다. 이 두 숫자를 지구상 어느 망원경에 입력해도, 똑같은 가스 구름을 가리킬 것입니다.

Alt와 Az — 바로 지금 어디를 향할지

망원경에게 지금 이 순간 어디를 겨누라고 알려주는 두 번째 체계가 있습니다. 고도(지평선 위의 각도, 0°–90°)와 방위각(나침반 방향, N = 0°, E = 90°, S = 180°, W = 270°)입니다. RA/Dec와 달리 이 값들은 지구가 자전함에 따라 매분 바뀝니다. "마운트를 40° 올리고 오른쪽으로 120° 돌려"에는 완벽하지만, 성표에는 쓸모없습니다.

더 밝은 별일수록 숫자가 더 작습니다. 이 세상에서 나쁜 점수를 원하게 되는 유일한 척도입니다.

이 모든 게 히파르코스라는 그리스 사람 때문입니다. 기원전 150년경, 그는 가장 밝은 별들을 "1등급"으로, 그다음 층을 "2등급"으로, 그렇게 내려가 육안으로 겨우 잡아낼 수 있는 별들을 "6등급"으로 분류했습니다. 그 순서가 그대로 굳어졌고, 후대 천문학자들이 이를 정밀하게 정의할 때 전통을 존중해 거꾸로 된 방향을 그대로 둔 것입니다. 사랑하게 되십시오. 절대 벗어날 수 없을 테니까요.

등급이 한 단계 차이 나면 약 2.5배 더 밝습니다. 다섯 등급이면 정확히 100배 더 밝습니다 (5 × log(2.512) = 2). 그러니 1등급 별은 6등급 별보다 100배 밝고 — 후자는 어두운 관측지에서 겨우 눈에 걸칠 수 있는 밝기입니다.

하늘에서 가장 아름다운 것들은 또한 가장 희미한 것들입니다. 행성과 달 너머, 이름을 댈 수 있는 밝은 별들 너머에는 딥스카이 천체의 우주가 펼쳐져 있습니다 — 성단, 성운, 은하. 대부분의 밤을 당신은 이들을 쫓으며 보내게 될 것입니다. 그리고 각 종류마다 고유한 개성이 있습니다.

성단

산개성단은 같은 가스 구름에서 함께 태어난 젊은 별들의 느슨한 무리입니다. 플레이아데스 (M45)가 단연 주인공입니다 — 육안으로도 보이는 사파이어 한 움큼, 그 주변에 가장 밝은 멤버들을 감싼 푸른 반사성운까지 은은하게 빛납니다. 쌍안경이나 저배율에서 가장 아름답습니다.

구상성단은 정반대입니다: 수십만 개의 별이 빽빽이 들어찬, 은하 자체만큼이나 오래된 공 모양 집단입니다. 어두운 하늘 아래에서 8인치 망원경을 M13 — 거대한 헤르쿨레스 성단에 겨누고 배율을 높여 보십시오. 공의 가장자리가 반짝이는 바늘 끝들로 분해됩니다. 아마추어 천문학에서 손꼽히는 광경 중 하나입니다.

성운 — 그리고 필터가 왜 중요한가

방출성운은 가까운 뜨거운 별이 가스를 달궈 빛을 내게 만드는 것입니다 — 그 가스는 매우 특정한 파장에서 다시 방출하는데, 주로 이온화된 산소의 청록색 선과 수소의 붉은 선입니다. 이 좁은 파장대 특성 때문에 O-III 및 UHC 필터가 극적인 효과를 냅니다: 그 파장들을 제외한 거의 모든 빛을 차단합니다. 광공해가 사라지고, 회색 하늘에서 성운이 튀어나옵니다.

반사성운은 그저 먼지에 별빛이 반사되는 것입니다. 자동차 헤드라이트 속 푸른 연기처럼요. 필터는 도움이 되지 않습니다 — 어두운 하늘과 인내심이 필요합니다.

행성상성운은 죽어가는 별이 벗어 던진 껍질입니다. 대부분 매우 작고, 많은 경우 고배율 — 200배 이상까지 — 을 보상해 줍니다. 고리 성운(M57)은 접안렌즈 속에서 정말로 유령 같은 연기 고리처럼 보입니다 — 처음 본 순간을 잊기 어렵습니다.

은하

수천억 개의 별이 모인 거대한 도시. 너무 멀리서 보이기에 전체 구조가 희미한 얼룩으로 쪼그라듭니다. 대부분의 은하는 처음에는 부드러운 솜털 같은 빛 덩어리로 보입니다. 인내심, 더 큰 구경, 그리고 어두운 하늘은 서서히 더 많은 것을 드러내 줍니다 — 나선팔, 먼지 띠, 상호작용하는 은하쌍의 중력 왈츠.

초심자에게 가장 쉬운 은하들은 M31 안드로메다 (거대하고 꽤 밝습니다), M51 소용돌이 은하, 큰곰자리의 M81과 M82 (한 시야에 들어오는 한 쌍), 그리고 어두운 먼지 띠를 가진 측면 은하 **M104 솜브레로**입니다.

이중성 — 저평가된 대중적 명작

나란히 붙어 있는 두 별. 일부는 중력으로 묶여 수백 년에 걸쳐 서로를 천천히 공전하고, 일부는 그저 시선 방향이 우연히 겹친 것뿐입니다. 최고의 이중성은 눈에 띄는 색 대비를 보여줍니다. 아무 망원경이든 백조자리 발치의 알비레오에 겨눠 보십시오. 왜 이것이 하늘에서 가장 많이 사진으로 찍힌 이중성인지 단번에 이해할 수 있습니다 — 금빛 거성 옆에 사파이어 동반성, 마치 접안렌즈 속에 작은 보석 세공품이 놓인 것 같습니다. 천문학을 모르는 누군가에게 딱 한 천체만 보여준다면, 알비레오로 하십시오.

변광성

어떤 별들은 며칠, 몇 주, 몇 달에 걸쳐 밝기를 바꿉니다. 그 변화를 추적하는 일은 잔잔하고 평생에 걸친 프로젝트이며 — 아마추어 관측자가 AAVSO에 등급을 보고함으로써 여전히 실제 과학에 기여할 수 있는 몇 안 되는 분야입니다. 알골은 동반성이 가릴 때마다 2.87일 주기로 어두워지고, 미라는 332일 동안 밝기가 천 배나 부풀었다 사그라집니다.

목성의 위성들이 사흘 밤에 걸쳐 춤추는 모습을 지켜보거나, 토성의 고리가 활짝 열렸을 때 그것을 포착하는 경험을 대체할 수 있는 것은 없습니다. 행성들은 주 단위로 위치가 바뀌고 — 모두 하늘의 단 한 선, 황도 위에 놓여 있습니다. 태양계 탄생의 그 화석 위에 말입니다.

자주 돌아오게 될 행성들:

• 금성 — 최대 등급 −4.6으로 눈부시게 밝고, 황혼이나 새벽에도 보일 만큼 낮게 자리합니다. 망원경으로 보면 달과 꼭 같이 차고 기우는 작은 초승달 모양이 드러납니다. 언제나 일출 또는 일몰 부근에서만 볼 수 있습니다.
• 화성 — 그 특유의 잉걸불 같은 주황빛 점. 26개월마다 충에 도달해 원반 크기로 부풀고, 좋은 망원경은 극관과 어두운 표면 무늬까지 보여줍니다. 충과 충 사이에는 그저 밋밋한 점일 뿐입니다. 시기가 모든 것을 결정합니다.
• 목성 — 모든 신참 관측자의 입문 패키지. 50배에서 구름 띠와 네 개의 밝은 위성이 보이는데, 이 위성들은 밤마다 위치를 바꿉니다 — 어떤 밤에는 네 개가 한쪽에 몰려 있고, 어떤 밤에는 둘씩 갈라지고, 어떤 밤에는 하나가 행성 뒤에 숨어 아예 보이지 않기도 합니다. 대적점은 열 시간에 한 번씩 돌아옵니다.
• 토성 — 30배에서 고리가 초점에 딱 맞아떨어지는 순간, 아마추어 천문가 탄생의 가장 흔한 전환점이 찾아옵니다. "이거 진짜야?" "진짜야." 그리고 타이탄이 바로 옆에 서 있습니다.
• 천왕성 & 해왕성 — 천왕성은 5.7등급의 옅은 청록빛 점이고, 해왕성은 7.8등급의 더 짙은 푸른 점입니다. 별들 사이에서 골라내려면 성도가 필요하고, 그것이 점이 아니라는 걸 알아보려면 안정된 밤이 필요합니다.

당신의 접안렌즈 속 같은 빛나는 얼룩이 이름을 대여섯 개씩 가지고 있을 수 있습니다. 천문학자들이 250년 동안 천체를 목록화해 왔기에, 대부분의 천체는 여러 목록에 동시에 등재되어 있습니다 — 어떤 목록이 어떤 것인지 알면 혼란이 줄어듭니다.

자주 마주치게 될 네 가지:

• 메시에 (M) — 1770년대에 샤를 메시에가 혜성을 사냥하다 피해야 할 것들로 정리한 110개의 천체. 그는 자신이 만든 "성가신 얼룩들"의 목록이 초보자를 위한 최고의 히트곡 투어가 될 줄은 꿈에도 몰랐을 것입니다. M1–M110은 모두 밝고, 모두 작은 망원경에서 보이며, 모두 아름답습니다. 대부분의 관측자가 언젠가 이 목록을 처음부터 끝까지 섭렵합니다. 아마추어 천문학 최고의 "할 일 목록"입니다.
• NGC / IC — 신총성표(약 7,840개 천체)와 색인성표(약 5,380개 추가)로, 1800년대 말에 편찬되었습니다. 두 성표를 합치면 안시 관측 아마추어가 원할 만한 거의 모든 것을 포괄합니다.
• 콜드웰 (C) — 1995년에 패트릭 무어 경이 펴낸 메시에 보완 목록, 109개 천체. 메시에가 보지 못한 남반구의 보석들을 포함합니다.
• 바이어 기호 — 별자리별로 대략 밝은 순서대로 밝은 별에 붙은 그리스 문자. α Cyg = 데네브. β Ori = 리겔. α Ori = 베텔게우스. 모든 성도에서 만나게 될 이름들입니다.

하늘은 88개의 공식 별자리로 나뉘어 있습니다 — 익숙한 막대 그림 모양뿐만 아니라, 1930년에 국제천문연맹이 합의한 정확히 경계가 그어진 영토입니다. 하늘의 모든 점은 정확히 하나의 별자리에 속합니다. "이 은하는 사자자리에 있다"는 말은 사자 별자리의 별들 근처에 있다는 뜻이 아니라, 사자자리라는 하늘 영역의 법적 경계 안에 있다는 뜻입니다.

하늘 패턴의 세 가지 맛

중위도 북반구에서 계절별로 별자리를 돌아보는 안내는 밤하늘 항법을 참고하십시오.

별 아래에서의 성공은 망원경의 렌즈보다 머리 위의 공기에 더 많이 달려 있습니다. 네 가지 조건이 관측을 성공시키거나 망치며 — 이를 읽는 법을 배우는 데는 며칠 밤이면 충분합니다.

좌절스러운 밤과 마법 같은 밤의 차이는 거의 언제나 장비가 아니라 준비와 기술에서 비롯됩니다. 여기 소개하는 것들은 경험 많은 모든 관측자가 체화한 습관입니다.

암순응을 지키십시오

당신의 눈에는 두 종류의 광수용체가 있습니다. 원추세포는 망막 중심부에 있으며 낮의 색과 선명함을 담당합니다. 간상세포는 망막 바깥쪽에 늘어서 있고 어두운 빛에 훨씬 더 민감합니다 — 다만 어둠 속에서 완전한 감도에 도달하려면 약 20~30분이 걸립니다. 흰 빛이 한 번만 번쩍여도 이 과정이 0으로 돌아갑니다.

• 어두운 적색 손전등 또는 야간 모드의 적색 화면을 쓰십시오 — 적색광은 간상세포를 거의 건드리지 않습니다.
• 관측지에 일찍 도착해 황혼에 장비를 설치하며 하늘이 어두워지는 동안 눈도 함께 적응하게 하십시오.
• 꼭 휴대폰을 봐야 한다면, 먼저 한쪽 눈을 가려 절반의 적응은 지켜내십시오.
• Nightbase에는 적색 야간 모드가 내장되어 있습니다 — 나가기 전에 켜 두십시오.

주변시 — 모든 것을 바꾸는 요령

반직관적인 동작입니다: 희미한 천체를 보려면 똑바로 쳐다보지 마십시오. 살짝 옆을 보십시오. 망막 중심(중심와)에는 원추세포가 빽빽하지만 어두운 빛에는 쓸모가 없습니다. 간상세포는 중심와 주변에 삽니다. 어두운 것을 똑바로 볼 때, 당신은 그것을 눈에서 어두운 빛에 대한 유일한 사각지대에 조준하고 있는 셈입니다.

시선을 대상에서 10_{20° 옆으로 옮기면, 직접 보이지 않던 희미한 성운이나 은하가 갑자기 어른거리며 나타납니다 — 직시보다 흔히 1}2등급 더 희미한 대상까지 잡아낼 수 있습니다. 쉬운 대상으로 먼저 연습해야 하지만, 일단 익히고 나면 당신의 망원경이 실질적으로 커진 것과 같습니다.

관측 계획

약간의 준비가 볼 수 있는 것을 세 배로 늘려 줍니다:

• 날씨, 달의 위상, 월몰 시각을 확인하십시오.
• 5~10개 대상의 목록을 만드십시오 — 끝까지 볼 수 있을 것 같다는 것보다 더 많이.
• 어떤 대상이 밤 초반에 남중하고, 어떤 것이 후반에 남중하는지 기록해 두십시오.
• 먼저 지는 천체부터 관측하고, 그다음 하늘을 동쪽으로 훑어 나가십시오 — 그렇게 하지 않으면 밤이 깊어지는 동안 초반 대상들이 지평선 아래로 슬며시 사라져 버립니다.
• Nightbase의 오늘 밤 페이지가 지금 잘 배치된 대상들을 알려 줍니다.

배율 선택

높은 배율이 곧 좋은 것은 아닙니다. 대상마다 적정 지점이 있습니다:

망원경의 유효 최대 배율은 대략 구경(mm)의 2배입니다 (200mm 망원경이면 400배 근처까지 가능하지만, 대부분의 밤에는 시상 때문에 250배 정도에서 막힙니다). 광학 시뮬레이터에서 당신의 망원경이 다양한 배율에서 대상을 어떻게 보여 주는지 미리 볼 수 있습니다.

성운 필터 — 좁을수록 이긴다

좋은 O-III 필터는 보이지 않던 방출성운을 뚜렷한 밝은 호로 바꿔 놓을 수 있습니다. 이 필터들은 거의 모든 광공해를 차단하고, 방출성운이 빛을 내는 특정 파장만 통과시킵니다.

• O-III — 가장 극적입니다. 행성상성운과 [베일](/object/NGC 6992) 같은 초신성 잔해에 필수적입니다.
• UHC — 폭이 넓은 범용 필터; 대부분의 방출성운에 효과적입니다.
• H-β — 특화된 필터; 말머리 성운과 캘리포니아 성운 같은 경우에만 꼭 필요하고 그 외에는 많이 쓰이지 않습니다.
• 은하, 반사성운, 성단에는 어느 것도 도움이 되지 않습니다 — 이들은 전 파장에 걸쳐 빛을 내기 때문입니다.

접안렌즈 앞의 편안함

편안할수록 더 많이 보입니다. 피로는 세부를 훔쳐 갑니다.

• 생각보다 더 따뜻하게 입으십시오. 가만히 서 있으면 열을 금방 잃습니다.
• 높이 조절되는 관측 의자를 마련하십시오 — 두 시간쯤 지나면 목이 당신에게 고마워할 것입니다.
• 이슬 방지 차양이나 이슬 제거 히터가 광학이 흐려질 때 밤을 구해 줍니다.
• 따뜻한 음료, 간식, 휴식은 긴 관측에서 선택사항이 아닙니다.

관측 기록을 남기십시오

본 것을 적어 두면 더 나은 관측자가 됩니다 — 기록은 제대로 보도록 강제합니다. 대충 한 번 훑은 시선으로는 적을 것이 없으므로, 더 오래 바라보게 되고, 그러는 사이 세부가 떠오릅니다. 날짜, 시간, 조건, 장비, 배율, 그리고 짧은 설명을 기록하십시오. 서툴더라도 스케치를 곁들이면 다른 어떤 습관보다도 눈을 단련시켜 줍니다. Nightbase는 정확히 이것을 위해 설계되었습니다: 관측 기록을 시작하고, 접안렌즈 앞에서 짧은 음성 메모를 받아 적게 하며, 모든 내용이 당신의 로그와 동기화됩니다.

관측이 처음이십니까? 이 여덟 천체는 밝고, 찾기 쉽고, 어떤 망원경으로도 인상적입니다. 까다로운 것을 쫓기 전에 먼저 이들을 섭렵하십시오. 그 사이에 앞으로 필요한 모든 기술을 가르쳐 줄 것입니다.

• 달 — 당신의 훈련장. 초점을 맞추는 법, 명암경계선의 요령을 익히고, 150배까지 올려 낮과 밤의 경계를 따라 분화구를 탐사해 보십시오. 매일 밤 다른 풍경입니다.
• 목성 — 50배에서 구름 띠와 네 개의 위성이 보입니다. 위성들은 시간 단위로 위치를 바꿉니다. 대적점이 우리를 향할 때를 노리십시오.
• 토성 — 고리가 초점에 딱 들어오는 순간은 평생 간직하게 될 기억입니다. 100배 이상을 시도해 보십시오. 타이탄이 눈에 띄는 점으로 바로 옆에 있습니다.
• 플레이아데스 (M45) — 반짝이는 청빛 한 움큼. 저배율이나 쌍안경으로 보십시오. 높은 배율은 그 매력을 망쳐 버립니다. 겨울 저녁에 가장 좋습니다.
• 오리온 성운 (M42) — 오리온의 허리띠 아래, 육안으로도 보입니다. 네 개의 갓 태어난 트라페지움 별을 감싼 빛나는 가스 구름. 어느 장비로도 경이롭습니다.
• M13 헤르쿨레스 성단 — 여름의 간판 구상성단. 100~150배에서 가장자리가 개별 별들로 분해됩니다. 평생의 단골 대상이 될 것입니다.
• 고리 성운 (M57) — 거문고자리의 아래 두 별 사이. 100배에서 아주 작은 유령 도넛처럼 보입니다. 대부분의 사람에게 생애 첫 행성상성운이 됩니다.
• 알비레오 (β Cygni) — 금빛과 사파이어. 어느 배율에서도 쉽습니다. 하늘에서 누구에게든 선물하기 가장 좋은 천체입니다.