d라이브러리

5월 한달동안 우리는 밤하늘에서 우아하고 장엄한 오스틴의 모습을 감상할 수 있다.

1990년에 들어서면서 별을 보는 이들에게 귀가 솔깃한 희소식이 날아 들었다. '오스틴'이라는 이름붙여진 거대 혜성이 나타난 것이다. 86년에 지구를 방문했던 핼리혜성 이후로 대혜성의 방문을 고대했던 수많은 아마추어 천문가들에게 오스틴의 방문은 커다란 희소식이 아닐 수 없다.
오스틴혜성은 근일점(태양에 가장 가깝게 접근하는 점) 통과일(4월 10일)에는 무려 0등급이 되었으며 태양을 돌아 지구에 다가올 때는 서울 도심지에서도 육안관찰이 가능할 최대의 혜성으로 부각되고 있다.

혜성은 동서고금을 막론하고 누구에게나 흥미의 대상이 되곤 했다. 대체 혜성이란 어떤 천체이기에 그토록 진귀한 대접을 받았을까. 아마도 그것은 질서있는 천계(天界)에 갑자기 나타나 긴 머리칼을 휘날리는 장엄한 모습이 공포의 상징이 되곤했기 때문일 것이다. 실제로 혜성은 초기 태양계 생성 당시의 물리적 화학적 조성을 그대로 간직하고 있어 태양계의 기원을 풀수 있는 많은 정보를 제공해 준다.

다시 오지 않는 비주기혜성

1989년 12월 6일 뉴질랜드의 '로드니 오스틴'은 큰부리새자리(Tucana) 소마젤란 성운 북쪽 약 10°지점에서 11등급의 신혜성을 발견했다. 이 혜성의 궤도는 곧 계산됐다. 그 결과 (그림1)과 같은 궤도를 갖고 태양으로 돌진하고 있음이 밝혀졌다.

이 궤도계산에 따르면 오스틴혜성은 90년 4월 10일 태양에 최접근하며 5월 26일에는 지구에 최접근한다. 혜성의 밝기는 근일점 통과시에는 0등급, 지구에 관측이 가능할 때는 1~2등급 정도. 보통 도시의 밤하늘에는 3등급정도만 돼도 관찰이 가능하다.

오스틴 혜성은 남반구에서 발견되었지만 그 우아하고 장엄한 자태는 북반구에서 펼쳐질 것이다. 이것은 오스틴혜성이 특이한 궤도를 갖고 있기 때문이다. 일반적으로 혜성은 황도면(지구궤도면)에 수평으로 궤도를 가짐에 반해 오스틴혜성은 황도면과 약 58°가 기울어진 극궤도면을 갖고 있다. (그림1)을 보면 알수 있듯이 오스틴혜성은 황도면의 아래쪽에서 지구와 화성 궤도면 사이로 뚫고 올라와 태양의 뒤편을 돌아 다시 황도면 아래로 내려가는 포물선 궤도를 갖고 있는 것이다. 포물선 궤도 혜성이면 비주기 혜성으로 다시 되돌아오지 않는다. 첫번이자 마지막 만남이 되는 것이다.

태양계 내에서 혜성은 실로 진귀한 대항이다. 그 기이한 모습은 과거의 동서양의 여러 문헌에 출현을 전후해서 일어난 역사적 사건들이 잘 기록돼있다. 그러나 혜성이 과학적으로 탐구의 대상이 된 후로 혜성의 신비함은 상당히 퇴색했다. 티코브라헤 케플러 뉴턴 핼리 등이 혜성의 본질을 밝히는데 지대한 공헌을 해 많은 사실들이 밝혀졌다.

아리스토텔레스 시대에 혜성은 지구대기의 현상으로 여겨졌으나 1577년 티코브라헤는 시차를 이용해 혜성이 달보다 먼 거리에 있는 천체임을 보여주었다. 그 후 케플러는 혜성이 직선 궤도로 움직인다고 생각했다. 뉴턴은 혜성도 만유인력 법칙하에서 움직인다면 태양을 초점으로 하는 포물선 타원 쌍곡선의 궤도를 이룰것이라고 했다. 핼리는 뉴턴의 만유인력 법칙을 이용하여 24개의 혜성궤도를 계산한 결과 "혜성은 태양을 초점으로 하는 굉장히 길고 가는 타원궤도를 공전하고 있다"고 학계에 보고했다.

그후 근대에 들어 혜성에 대한 연구가 본격적으로 진행돼 1858년 도나티 혜성에 이르러 사진이 처음으로 촬영되기 시작했다. 사진측광과 분광사진은 1881년 테부트 혜성 출현때에 처음 시도됐다. 1910년 핼리혜성에 이르러서는 조직적인 관측이 진행됐다.
 

혜성 생성운 오르트

1950년에 이안 오르트는 태양으로 부터 2만 Au(1Au는 태양으로 부터 지구까지의 거리, 1억 5천만 ㎞)이상 거리에 공모양으로 혜성운이 있다고 주장했다. 이에 따르면 이 곳에는 몇조(兆)개 이상의 혜성이 있는데 이곳을 그의 이름을 따서 오르트(Ort)라고 부른다. 태양계의 생성 초기에 외행성 영역에서 생성된 핵은 가벼운 원소로 이루어져 있으므로 온도가 높은 상태에서 행성의 외각지역으로 밀린 것으로 생각되고 있다.

태양계에 인접한 어떤 별이 접근하면 중력산란에 의해 오르트운 영역에서 혜성 몇개가 태양계 내로 진입하고 그 중 몇개는 태양계 행성들의 인력작용 때문에 붙잡히게 돼 핼리혜성과 같은 주기혜성이 된다. 그 밖의 혜성들은 대부분 포물선이나 쌍곡선을 그리며 태양에 다가오는데 오스틴혜성이 바로 포물선 궤도를 갖고 있다.

이심률은 1.0, 근일점 거리는 불과 0.35Au, 근지점(혜성과 지구간의 최접근거리) 거리는 0.23Au가 된다. 이처럼 가까운 거리까지 다가오기 때문에 우리는 오스틴의 멋진 모습에 보게 되는 것이다.

혜성은 보통 핵 코마(coma) 그리고 꼬리로 나뉜다. 보통은 핵과 코마를 합쳐서 머리라고 부른다. 핵은 혜성에서 일어나는 현상의 근원이며 물질의 공급원이다. 핵의 크기는 다양하나 보통 수㎞ 정도로 생각보다 대단히 작은 천체이다. 핵은 물분자(${H}_{2}$O)와 ${CO}_{2}$ HCN ${NH}_{3}$ CnHn 등이 혼합돼 마치 거무스름한 눈덩어리처럼 보인다. 이러한 핵의 조성은 해성에 따라 조금씩 다르다. 그리고 종종 핵이 분열되는 것으로 보아 핵의 내력(內力)은 없는 것으로 여겨진다. 핵이 소행성 궤도 정도에 이르면 표면이 태양풍에 의해 가열돼 승화된 기체가 제트 가스처럼 분출하기 시작해 기나긴 잠에서 깨어난다.

태양으로부터 3Au에 이르면 가스의 흐름을 타고 먼지입자가 유출돼 핵주위에 코마가 생성되며, 1Au거리에서 반지름 수십만 ㎞의 구형으로 커져 밝게 빛나게 된다.

코마 내부의 분자들은 ${CO}^{+}$ ${N}^{+}$ ${OH}^{-}$ ${CH}^{+}$ 등의 이온으로 바뀐다. 또한 소량의 HCN NH₃ 등의 유기 분자를 포함하고 있다. 코마의 반지름은 1천만㎞에 달한다.

우리는 혜성하면 꼬리를 연상한다. 꼬리는 혜성이 태양에 근접할 때만 생기는 극히 일부분의 현상이다. 태양풍과 자기장에 의해서 형성되는 꼬리는 두가지 유형을 가진다. 첫째로 '이온꼬리'는 코마 내부에 이온들이 태양풍에 수반되는 자력선을 따라 유출돼 태양의 정 반대편 방향으로 뻗는다. 가늘고 긴 원뿔모양으로 퍼지는 이 푸른색 꼬리를 I형이라 부른다.

둘째는 우리의 관측대상이 되는 먼지꼬리다. 코마 내부의 먼지입자들이 그 크기에 따라 광압과 중력의 상호작용에 의해 원만하고 특유한 곡선을 그리며 태양빛에 산란돼 노르스름한 색을 띠는 II형 꼬리다. 혜성의 꼬리길이는 보통 1~3Au 정도다.

혜성으로부터 떨어져 나온 먼지입자들은 대부분이 태양계 밖으로 밀려나나, 매우 큰 입자들은 혜성의 궤도면에 남아 지구의 궤도면과 우연히 만나는 곳에서 유성의 형태로 대기중에 산화된다. 그리고도 남은 일부는 태양에 이끌리고 만다. 단주기 혜성들은 여러번 공전하는 동안에 질량을 잃어 나중에는 먼지덩어리만 남는 운명에 놓인다. 때로는 행성에 지나치게 접근하여 가속돼 궤도 밖으로 튕겨 나가기도 하며, 접근 정도가 심하면 충돌하거나 핵분열을 일으켜 사라지기도 한다.

비주기 혜성들은 한번의 접근으로 끝난다. 오스틴 혜성은 포물선 궤도의 비주기혜성이므로 처음으로 태양에 접근하는 신혜성인 것이다. 신혜성은 핵이 처음 가스를 분출하므로 궤도만 좋으면 엄청난 장관을 보여 준다.

어떻게 관측하나

오스틴혜성은 어떤 모습으로 우리에게 보여질까. 오스틴의 천구상의 움직임은 (그림2)를 보면 자세히 알 수 있다. (그림3)은 혜성의 위치를 쉽게 알 수 있게 고도와 방위를 표현했다.
 

오스틴이 근일점 통과일(4월10일)까지 관측이 어려웠던 이유는 태양과 혜성의 이각(離角)이 계속 줄어들어 초저녁 서쪽 지평선하늘에서 고도 10°이내로 30분가량 떠있다가 곧 지평선 밑으로 사라졌기 때문이다. 그러나 4월20일부터는 동틀무렵의 동쪽지평선 하늘에서 보이기 시작해 5월에는 한밤중에 고도 30~50°에서 관찰이 가능하다(그림3).
 

본격적인 오스틴의 관측은 4월말경부터 시작된다. 오스틴혜성은 물고기자리에서 근일점을 지나고 안드로메다자리에 진입하면서 북동쪽 지평선에 모습을 나타내기 시작 한다. 날짜별로 관측법을 알아보자.

■ 4월21일~5월6일

안드로메다 자리에 위치하며 새벽3시경에 1~2등급의 오스틴혜성이 떠오른다. 최고 고도가 10~20°밖에 안되므로 동북쪽 지평선의 하늘이 트인 곳을 선택해야 한다. 이때 혜성꼬리의 겉보기 각도는 10~20°정도. 4월말에는 하늘에 달도 없어 관측에는 좋은 조건이다. 이 기간에는 고도가 낮아 도시에서는 보기가 어려우나 잡광이 적은 교외로 나가면 육안으로도 볼 수 있다. 쌍안경이나 소형망원경을 사용하면 혜성의 긴 꼬리와 코마의 모습을 자세히 볼 수 있다.

■ 5월7일~5월16일

대(大)사각형 페가수스 자리에 위치한 오스틴혜성은 자정경에 떠올라 2등급의 밝기를 유지할 것으로 예측된다. 꼬리는 더욱 크게보여 20~35°정도에 이를 것이다. 그러나 이때는 밤하늘에 밝은 달이 있어 혜성의 모습은 상대적으로 왜소하게 보일 것으로 생각된다. 이기간에는 고도가 빠른 속도로 높아져 20~40°에 이르므로 어느 곳에서든지 육안 관측이 가능하다.

잡광이 적고 날씨만 좋으면 도시의 하늘에서도 관측이 가능할 것이다. 물론 이때에도 쌍안경 등의 장비가 있으면 혜성특유의 모습을 자세히 볼 수 있다.

■ 5월17일~5월27일

5월25일은 지구에 최접근하는 근지점으로 거리는 불과 약3천5백만㎞. 혜성은 비교적 빠른 속도로 움직이며 변화도 크다. 태양과는 거리가 멀어져 꼬리는 다소 짧아지나 (25~30°) 상대적으로 코마는 크게보여 혜성의 참모습을 볼 수 있다. 한밤중에 떠서 동틀무렵까지 보인다. 하늘에는 달도 없어 이 기간이 오스틴혜성의 관측 최적기가 될 것이다.

■ 5월28일~6월10일

오스틴혜성이 근지점을 지나면, 지구의 반대방향으로 뻗은 혜성의 꼬리는 10~15°로 급격히 작아지고 혜성의 코마가 더욱 크게 보인다. 태양으로부터 멀어지는 혜성은 광도가 급격히 떨어져 3~4등급이 되고 고도 또한 급격히 떨어져 30°이하가 된다. 그러나 이 기간에는 오스틴혜성이 여름은하수가 흐르는 궁수자리 상단을 지나 전갈자리를 관통하므로 은하수 주변의 성운 성단과 조화된 모습을 보여줄 것으로 기대된다.
도시에서는 혜성의 코마정도를 겨우 볼 수 있지만 은하수가 보이는 정도의 교외에 나가면 여전히 혜성 특유의 모습이 관측 될 것이다.

■ 6월11일 이후

태양으로 부터 더욱 멀어진 오스틴혜성은 지구와도 점점 멀어지고 있어 이제는 육안 등급을 벗어나게 된다. 6월말경에는 쌍안경이나 망원경을 통해서 약 5°이하의 꼬리를 가진 혜성을 볼 수 있을 것으로 예상된다. 더욱 관측을 어렵게 하는 것은 고도가 상당히 낮아져 오스틴혜성을 볼 수 있는 시간이 짧아진다는 것이다.

주변 환경을 잘 고려해야

76년만의 방문으로 지구촌 전체가 흥분했지만 일반인들에게는 별볼일 없었던 핼리혜성과는 달리 오스틴혜성은 누구에게나 장관을 보여줄 것으로 기대된다. 그러나 사전에 계획과 준비성이 없으면 혜성의 멋진 모습을 놓치고 만다.

우선 성좌도를 하나 구입해서 성좌도에 혜성의 움직임을 표시하고 궤도 주변의 별자리를 익히도록 한다. 앞에서 설명한 오스틴의 천구상의 움직임을 면밀히 검토한 다음 관측계획을 세운다. 혜성을 관측하는데 가장 중요한 요소는 관측 환경일 것이다. 혜성의 고도가 낮은 경우에는 시야가 탁 트인곳을 선정하고, 혜성의 꼬리는 어두우므로 되도록 잡광이 적은 곳을 선택해야 할 것이다. 또한 습기가 많아 안개가 자주 끼는 강이나 호수, 바다는 피하는 것이 좋다. 오스틴혜성이 아무리 밝다고 해도 공해가 심하고 광해가 많은 곳에서 혜성의 진면목을 감상하기는 쉽지 않다.

혜성을 관측할 때 한가지 더 고려대상에 넣어둘 것은 달빛이다. 달빛이 강하거나 혜성근처에 있으면 관측이 거의 불가능하다. 먼 교외로 나갈 때는 달빛이 적어 하늘이 어두운날을 택해 떠나는 것이 좋다. 혜성은 별과 같이 집중된 상이 아니라 퍼져 있는 상이므로 하늘에 빗자루가 떠있는 것과 같이 보인다. 이러한 혜성을 자세히 육안으로 보기 위해서는 눈을 암적응시켜야 한다. 암적응을 어두운 곳에서 20분정도하면 동공이 확장돼 혜성을 잘 볼 수 있게 된다.

또한 밤의 시력은 혈당량과 직접적인 관계가 있어, 관측하면서 사탕을 먹으면 어두운 혜성의 꼬리를 더욱 밝게 보는데 도움을 준다. 관측 도중 담배를 피우는 행위는 눈에 산소량이 낮아져 일시적으로 시력이 떨어지므로 삼가는 것이 좋다.

핼리혜성은 망원경을 통해서 보아야만 코마 주위의 상세한 모습을 살필 수 있었지만, 오스틴은 쌍안경으로도 충분히 태양풍에 의해 코마로부터 분출되는 가스와 꼬리의 갈래 등을 자세히 볼 수 있을 것으로 예상 된다.

오스틴촬영기법 5월 중순 이후가 최적기

육안관측이 가능한 혜성은 고정촬영의 대상이된다. 오스틴은 시골은 물론 공해와 광해에 찌든 도시에서도 육안식별이 가능한 1~2등급 혜성이므로 누구나 마음만 먹으면 혜성 특유의 긴꼬리를 촬영 할 수 있다. 오스틴 혜성을 촬영하려면 카메라 삼각대 릴리스 망원렌즈 광각렌즈 고감도필름 등이 필요하다.

카메라는 B셔터가 받드시 있는(대용으로 T셔터가 있어도 됨)것으로 렌즈교환이 되는 일안 리플렉스 타입이면 된다. 렌즈교환이 안되는 카메라도 B셔터만 있으면 촬영이 가능하다. 다만 렌즈 교환이 안되므로 꼬리 길이에 따른 혜성의 모습을 다양하게 찍을 수 없을 뿐이다.

보통 카메라는 F1.4에 50㎜표준 렌즈를 장착하고 있다. 표준렌즈는 F수가 적어 밝고 시야도 넓으므로 오스틴과 같은 대혜성 촬영에 적합하다. 렌즈교환이 되는 카메라는 혜성의 꼬리 길이에 따라 꼬리가 긴 경우는 광각렌즈를 사용해, 혜성 자체 뿐만이 아니라 지형지물을 포함한 야경 사진을 얻을 수 있는 장점이 있다.

어느 렌즈든지 되도록 F수가 적은 것을 선택하는 것이 좋다. 렌즈가 밝을수록 혜성의 어두운 꼬리까지 찍을 수 있기 때문이다. 혜성의 클로즈업사진을 찍을 때 렌즈선정은 (표1)을 보고 혜성의 꼬리 길이에 따라 적절히 선택하도록 한다. 예를들어 혜성의 꼬리길이가 28~40°정도이면 50㎜표준 렌즈가 좋다.
 

천체사진 촬영은 장시간의 노출이 필요하므로 반드시 릴리스와 삼각대가 필요하다. 릴리즈는 장시간 노출 동안 진동을 주지않고 B셔터를 열도록 해주며 삼각대는 조리개가 열려있는 동안 안정된 촬영을 가능케한다.

혜성은 별과 달리 펴져있는 상이므로 같은 등급이라도 어둡다. 고정촬영에 의한 노출시간은 한정되므로 고감도필름을 사용해야 한다. 꼬리는 적색을 띠므로 적색에 민감한 고감도필름을 사용한다. ASA 400 이상을 고감도필름이라 하는데 요즘 사진재료점에는 코니카필름 GX3200을 쉽게 구할 수 있으므로 이를 이용해 오스틴혜성을 촬영하면 좋다. 흑백도 코닥 Tmax3200을 시중에서 쉽게 구할 수 있다.

이제 촬영준비를하고 셔터 맞춤 표시의 셔터 다이얼에서 B를 맞추 릴리즈를 끼운뒤 셔터가 등장하는지 체크한다. 렌즈의 조리개는 주위에 잡광이 없으면 모두 개방 하고, 잡광이 좀 있거나 달빛으로 하늘이 밝거나 도시의 하늘인 경우는 조리개를 한단계 정도 줄인다. 혜성은 먼거리에 있으므로 초점이 무한대(∞)표에 있도록 하여 카메라 파인더로 별을 보았을 때 별이 뚜렷이 보이는가 확인한다.

성도상에 표시된 혜성의 위치를 확인하고, 밤하늘에서 별과 다르게 펴져 있는 빗자루모양의 혜성에 카메라를 맞춘다. 혜성 촬영시 특히 주위해야할 사항은 카메라 파인더에 보이는 혜성의 모습이 그대로 필름상에 찍힌다는 점을 염두에 두어야 한다. 많은 아마추어들이 혜성의 핵이 혜성의 중심부에 있다고 생각하여 (그림1)의 A처럼 파인더 중심에 혜성을 맞추는 실수를 범한다. 혜성의 코마는 태양편에 꼬리는 태양 반대편에 있으므로 혜성의 핵은 혜성의 머리부분에 있다. 그러므로 구도를 맞출때는 반드시 (그림1)의 B와 같이 잡아야 한다.
 

노출시간은 별을 고정촬영 할 때 별을 점상으로 찍기 위한 노출시간과 같다. (표2)를 보면 50㎜인 경우 적위에 따라 몇초의 차이는 있지만 대략 20초 안팎이면 별들은 점상으로 찍힌다.

혜성은 별과는 달리 점상이 아니고, 크기를 갖고있는 퍼진 상이므로 노출시간을 다소 길게하여 촬영하는 것이 좋다. 노출시간을 2배이상씩 주면 적정하리라고 본다. 이때 별들은 타원체로 찍히고 꼬리의 길이는 더욱 길고 뚜렷이 찍힐 것인다.

망원렌즈를 사용할 경우 90㎜이상은 노출문제로 고정촬영이 불가능하고 가이드 촬영을 해야하므로 사용하지 않는 것이 좋다.

오스틴을 촬영할 때 주의해야 할 일의 하나는 달과 함께 혜성의 구도를 잡지말아야 한다는 점이다. 달은 혜성에 비해 엄청나게 밝으므로 혜성의 모습을 먹어버린다. 그러나 초생달 처럼 실날같이 작고 어두우면 노출이 비슷해 더욱 멋진 사진이 될 수도 있다. 달이 떠있는 경우(5월 7일~5월 16일)에는 달빛의 광해를 막기 위해 조리개를 한단계 정도 조여 촬영하는 것이 바람직하다.

5월 17일부터 27일까지는 밤하늘에 달도 없고 혜성이 최고 고도를 유지하며 지구에 최접근하는 기간이므로 사진촬영의 최적기다. 코마가 크고 꼬리도 긴 오스틴의 모습은 표준렌즈에도 꽉 차 망원렌즈가 불필요할 정도. 이 기간에는 도시에서도 사진촬영이 가능하다.

별 만큼이나 아름답게 펼쳐져 있는 도시의 야경과 빌딩이 어우러진 오스틴혜성의 모습을, 광각렌즈를 사용하면 멋지게 찍을 수 있다. 잡광이 없는 교외에서는 조리개를 모두 열고, 광해가 있는 도시에서는 1단계 정도 조리개를 줄여 찍도륵 한다. 렌즈 앞에서 후드를 사용하여 주변의 잡광들을 차단하는 것이 좋다.