[박종진의 과학 이야기] 별과 별 사이

박종진

〈인터스텔라〉는 2014년에 개봉된 공상과학 영화로 전 세계적으로 흥행에 큰 성공을 거두었다. 영화를 만든 크리스토퍼 놀란 감독에게 놀란 이유는 그가 영화 제작자이기 이전에 이론물리학과 천체물리학에 상당한 식견을 가진 사람이었기 때문이다. 물론 현재 최고의 이론물리학자인 킵 손 박사의 조언을 받았다고 하는데 평범한 영화처럼 감상해서는 쉽게 이해할 수 없는 내용이었다.
 
인터스텔라(interstellar)는 inter(무엇의 사이)와 stella(별을 뜻하는 라틴어)가 합쳐진 단어다. 한자로는 성간(星間)이고 우리 말로는 '별과 별 사이'가 된다. 별은 우주의 기본 단위인데 별이 모여서 은하를 이루고 은하가 모여서 우주가 된다. 태양은 지구가 속한 별의 이름이고 태양과 같은 별 수천억 개가 모여서 우리 은하를 이루는데 바로 은하수다. 은하수와 그 이웃 안드로메다 같은 은하가 대략 2조 개가 모여서 비로소 관측 가능한 우주가 된다니 우리 기준으로 우주는 무한하다는 표현이 맞다.
 
미래 어느 날 우리는 별 사이를 여행할 것이다. 보이저 1호는 48년 걸려서 간신히 우리 별인 태양을 빠져나가는 중이며 그렇게 계속 날아서 태양에서 가장 가까운 프록시마 센타우리 별까지 가려면 수만 년을 더 가야 한다.  
 
파이어니어 11호는 6년을 날아 토성에 접근할 수 있었는데 영화의 배경인 2067년에는 토성까지 2년 걸린다고 했으니 그 속도라면 프록시마 센타우리 별까지 만 년 조금 넘게 걸린다. 영화에서는 아인슈타인의 상대성이론을 응용했다. 상대성이론이란 시간이 속도와 중력에 따라 다르게 흐른다는 것인데 속도가 빠르거나 중력이 강한 곳에서 시간 지연 현상이 나타난다.
 
영화에서 미래의 인류는 생존을 위해서 토성 근처에 웜홀을 열어 두었는데 웜홀이란 블랙홀을 이용하여 멀리 떨어진 별에 갈 수 있는 가상의 통로다. 주인공 일행은 블랙홀에 빨려 들어가서 얻은 정보로 중력을 조작하는 방법을 알아내서 멸망의 길로 향하던 인류를 구한다는 줄거리다.
 

밤하늘에 반짝이는 모든 별은 그들 나름대로 항성계를 이루고 있다. 우리의 별인 태양의 예를 들면, 태양이란 별에는 총 8개의 행성이 공전하고 있으며 각각의 행성에는 위성이 있기도 하다. 게다가 소행성, 왜소행성, 혜성 등도 있고 그 끝에는 카이퍼벨트라고 불리는 작은 천체가 원반 모양으로 모여 있는 곳이 있다. 얼마 전까지 우리의 형제 행성이었던 명왕성은 이곳 어딘가에 있다.  
 
지구에서 태양까지의 거리를 간단히 1AU(천문 단위)라고 정했는데 카이퍼벨트는 태양에서 약 50AU 정도 떨어진 곳에 있다. 카이퍼벨트를 지나면 우리가 오르트 구름이라고 부르는 태양의 끝자락이 펼쳐지는데 장주기 혜성이 발원하는 곳이다. 오르트 구름은 태양 빛이 거의 1년이나 걸려 도달하는 먼 곳까지 뻗어 있고 태양의 중력은 여기까지 영향을 미친다. 오르트 구름을 지나면서 비로소 별과 별 사이에 접어든다.
 
태양 표면을 떠난 빛이 그렇게 별 사이에 진입하여 몇 년을 더 가야 바로 이웃인 프록시마 센타우리 별에 도달한다니 정말 엄청난 거리여서 왕래는 불가능하다. 우리 별인 태양이 속한 은하수 은하에는 그런 별이 대략 4천억 개나 있는데 별과 별 사이의 평균 거리는 빛의 속도로도 약 5년 정도 걸린다고 한다. (작가)
 

박종진