천문학자들은 어떻게 수억 광년 너머
우주의 지도를 그려 왔을까?
거리를 재는 순간, 우주 여행이 시작된다

이 책은 총 8장으로 구성되어 있다. 인간에게 가장 친숙한 천체인 달의 이야기로 시작해, ‘샛별’ 혹은 ‘개밥바라기’로 불리는 금성, 수성의 틀어짐 속에서 피어난 아인슈타인의 이론, 행성의 지위를 박탈당한 명왕성과 지구의 놀라운 공통점, 우주 지도를 그리는 기준점이 되는 플레이아데스 성단, 별똥별이 떨어지는 진짜 이유, 그리고 ‘계산원’이라 불렸던 여성 천문학자들의 숨겨진 이야기까지 흥미로운 주제들이 이어진다.

수성의 궤도가 예측과 다르게 40″씩 틀어지는 문제는 뉴턴 역학으로 설명할 수 없었지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 이를 해결했다. 아인슈타인은 중력을 단순한 인력이 아니라 시공간의 휘어짐으로 해석했다. 질량이 큰 천체는 주변 시공간을 휘어지게 하며, 이로 인해 수성의 궤도도 태양 가까이에서 더 크게 휘어지면서 근일점이 이동한다. 이러한 개념을 실증하기 위해 영국의 천문학자 아서 에딩턴은 1919년 개기일식에서 태양 주변의 별빛이 휘어지는 중력 렌즈 효과를 관측했다. 그 결과 별의 위치가 미세하게 틀어져 보였고, 이는 아인슈타인의 예측과 정확히 일치했다. 태양의 중력으로 인해 수성은 태양에 가까울수록 시간이 느리게 흐르는 환경을 경험하고, 멀어질 때는 시간이 빠르게 흐르면서 궤도의 틀어짐이 발생한다. 이에 따라 수성의 타원 궤도는 점진적으로 방향을 바꾸며 이동한다. 이 발견을 통해 상대성 이론은 학계의 주목을 받았고, 뉴턴 역학으로 설명되지 않던 중력의 본질을 새롭게 정의하며 물리학의 새로운 패러다임을 열었다. 작은 행성 수성의 미세한 틀어짐이 거대한 우주의 시공간 개념을 밝혀낸 결정적인 단서가 된 것이다.

플레이아데스 성단은 밤하늘에서 별이 하나가 아닌 여러 개가 모여 있는 모습을 맨눈으로도 쉽게 관측할 수 있는 몇 안 되는 명소 중 하나다. 그래서 고대 로마에서는 군인을 징집할 때 이 성단을 시력 검사에 활용하기도 했는데, 성단 속에서 별이 몇 개까지 보이는지 물어 지원자의 시력을 판단했다고 전해진다. 다른 별들에 비해 비교적 가까운 거리에 놓여 있어서 더 먼 우주까지의 지도를 그리기 전에 우주 지도의 축척을 바로잡는 용도로 쓰기 좋다. 그래서 많은 망원경들은 본격적으로 관측하기에 앞서 우선 플레이아데스 성단을 겨냥한다. 그리고 플레이아데스 성단까지의 거리를 얼마나 정확하게 잴 수 있는지를 통해 새로 만들어진 망원경의 성능을 점검한다. 그런데 흥미롭게도 천문학자들은 여전히 플레이아데스 성단까지의 정확한 거리를 알지 못한다. 어떤 방식으로, 어떤 망원경으로 거리를 측정하는지에 따라 성단까지의 거리가 조금씩 다르게 나오기 때문이다.

그렇다면 가까운 우주의 거리조차 완벽하게 측정하지 못하는 우리는, 수억 광년 너머의 우주를 어떻게 탐구해 왔을까? 천문학자들은 별빛의 미묘한 변화를 포착하고, 다양한 측정 기법을 활용하며 끊임없이 정확도를 높여 왔다. 이 책은 그러한 여정을 ‘거리 재기’라는 독창적인 시선으로 풀어내며, 우리가 직접 갈 수 없는 머나먼 우주를 어떻게 이해해 왔는지 흥미롭게 탐색한다.

우리의 존재 이유와 시간의 흐름을
새롭게 바라보게 하는 거대한 거울, 우주.
우주의 거리를 재고 지도를 그리다!

천문학은 단순한 과학을 넘어선다. 우주는 그저 머나먼 공간이 아니라, 우리가 존재하는 이유와 시간의 흐름을 새롭게 바라보게 만드는 거대한 거울과도 같음을 보여 준다. 얼핏 보면 밤하늘의 모든 별은 계속 한자리에 가만히 박혀 있는 것처럼 보인다. 하지만 사실 별들도 모두 움직인다. 은하수 속 별들은 우리은하의 한가운데를 중심으로 각자의 궤도를 그리며 움직인다. 우리 태양도 마찬가지다. 태양계가 우리은하를 크게 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 약 2억 5,000만 년이다. 지구가 태양 주변 궤도를 한 바퀴 완주하는 데 걸리는 주기를 1태양년이라고 하는데, 비슷하게 태양계가 우리은하 주변 궤도를 완주하는 데 걸리는 주기를 1은하년 Galactic year으로 정의한다.

공룡이 지구에서 군림했던 때가 대략 1억 년 전이다. 우리 태양계가 지금으로부터 은하년으로 정확히 반 년 전이었을 때다. 즉 태양계가 우리은하 한가운데를 중심으로 지금의 위치에서 정반대 편에 놓여 있던 무렵, 공룡이 한창 지구 위를 뛰놀고 있었다. 지난 은하 반년 동안 태양계가 우리은하 주변 궤도를 반 바퀴 도는 동안, 거대한 운석이 멕시코 유카탄 반도 해안가에 떨어졌고, 그사이 지구의 지배자는 거대 파충류에서 영악한 영장류로 바뀌었다. 지구에서도 그에 걸맞은 거대한 변화가 일어났던 것이다. 우주의 시간을 기준으로 보면, 인류가 살아온 시간은 한순간에 불과하다. 그러나 그 짧은 순간에도 우리는 우주를 이해하기 위해 끊임없이 노력해 왔다. 『갈 수 없지만 알 수 있는』은 우리가 비록 우주의 끝까지 갈 수는 없지만, 과학과 탐구를 통해 그 신비를 조금씩 밝혀 나가는 과정 자체가 바로 천문학의 가장 큰 매력임을 보여 준다.