시차 이동
시차 이동은 관측자의 위치가 이동됨에 따라 가까이 있는 물체의 위치가 멀리 있는 물체에 대해 상대적으로 이동하는 것처럼 보이는 겉보기 이동이다. 만약 동일한 가까운 항성의 사진을 6개월 간격을 지구가 태양에 대해 정반대의 위치에 왔을 때 찍는다면 가까운 별의 위치가 먼 배경 별의 위치에 대해 조금 이동됐음을 알 수 있다. 만약 이 이동의 크기를 측정하고 지구 공전 지름을 안다면, 삼각 함수를 이용해 그 별까지의 거리를 구할 수 있게 된다. 그러나 시차 이동의 크기가 너무 작기 때문에 최근까지도 정밀한 측정이 불가능해 지구에서 수백 광년 이내의 가까운 항성에 대해서만 적용할 수 있었다. 그러나 인공위성에 탑재한 관측 장비를 이용해, 훨씬 정밀한 측정이 가능해졌다. 대표적인 인공위성이 히파르코스 위성이다. 이 위성을 이용해 수천 광년까지 항성의 거리를 측정할 수 있게 됐다. 이보다 더 멀리 있는 천체의 경우에는 시차가 너무 작으므로 그들의 거리를 추정하는 데 다른 방법을 사용해야만 한다.
언뜻 별을 보면 모든 별이 백색으로 빛나는 것처럼 느껴지지만, 별은 서로 다른 색깔을 가지고 있다. 이는 각 별이 내는 빛의 밝기가 파장에 따라 다르다는 것을 뜻한다.
히파르코스 위성은 유럽 우주국에서 발사한 위성으로 1989부터 1993년까지 별을 탐사했다. 이 위성의 이름은 그리스의 천문학자 히파르코스를 기념하는 이름이다. 이 위성의 연구 결과는 2개의 항성 목록으로 발표됐다. 히파르코스 목록은 별 11만 8000개의 위치, 시차, 고유 운동, 밝기, 그리고 색지수를 매우 높은 정밀도로 수록하고 있다. 한편 튀코 목록은 100100만 개 이상의 항성에 대한 측정 결과를 이보다는 낮은 정밀도로 수록하고 있다.
별의 고유 운동
우리은하 내에 있는 모든 별은 태양계에 대해, 은하 중심에 대해, 그리고 다른 별에 대해, 상대적으로 서로 다른 속도로 움직이고 있다. 이러한 상대적인 운동이 천구상에서 별의 고유 운동이라는 형태로 관측되며, 1년 동안 얼마나 이동했는지 각초의 단위로 나타낸다. 대부분의 별은 너무 멀리 있어서 고유 운동은 무시할 만큼 작다. 고작 약 200개의 별이 고유 운동 값이 연간 1초가 넘어 3,600년에 1도 움직인다. 바너그의 별은 고유 운동이 가장 큰 별로서 10.3초/년이다. 따라서 이 별은 보름달 지름 정도 크기의 각거리를 불과 180년에 통과한다. 만약 어떤 별의 고유 운동과 거리를 안다면, 그 별의 접선 속도를 알아낼 수 있는데, 이 속도는 시선 방향과 직각인 방향으로의 별이 얼마나 빠르게 움직이는지를 나타낸다. 나머지 다른 속도 성분을 시선 속도라고 하며 이는 별의 스펙트럼선이 어떻게 움직였는지를 분석해 측정한다.
북두칠성을 우리에게 잘 알려진 별의 모양도 고유 운동 때문에 시간이 지남에 따라 변화한다. 이들 중 5개의 별은 같은 방향으로 움직이지만, 양 끝에 있는 두 별은 서로 독립적으로 다른 방향으로 움직이고 있다.
별의 밝기
하늘에서 별의 밝기는 그 별까지의 거리와 그 별이 매초 우주 공간으로 방출하는 에너지의 양인 광도에 의존한다. 천문학자들이 그 별의 고유한 광도를 알아내기 위해서는 모든 별의 거리를 일정하게 두었을 때의 밝기 등급을 측정해야 하는데, 이를 절대 등급이라고 한다. 절대 등급의 눈금은 별이 어두울수록 양의 값으로 큰 값을 가지게 되고, 밝을수록 음의 값으로 큰 값을 가진다. 그리고 지구상에서 측정한 별의 밝기를 겉보기 등급이라고 한다. 이 등급 역시 절대 등급과 마찬가지로 큰 값일수록 어두운 별임을 의미한다. 6등급의 별은 사람의 눈으로 관측할 수 있는 가장 어두운 별이다. 한편 하늘에서 가장 밝은 50개의 별은 0등급과 2등급 사이의 밝기를 가지고 있다. 시리우스를 포함해 가장 밝은 4개의 별은 음의 등급을 가진다.
별자리
고대인들은 밤하늘에 반짝이는 별들을 모아 구체적인 형상으로 그려 내고는 했다. 별과 별 사이를 선으로 연결해 별들의 집단으로 어떤 구체적인 모양을 그려 내고 그 모습에 해당하는 이름을 부여해 별자리를 만들어 냈다. 각 별자리는 라틴 어로 된 이름을 가지고 있다. 별자리에는 사자자리와 같은 동물의 이름, 컵 자리 같은 사물의 이름 또는 헤라클레스 자리처럼 신화나 전설에 등장하는 인물들의 이름이 부여됐다. 오리온자리처럼 쉽게 인식할 수 있는 별자리가 있는가 하면, 물고기자리처럼 그 형태를 찾아내기 힘든 것들도 있다. 1930년 이후 천문학자들은 하늘을 88개의 구역으로 나누고 각 구역에 속해 있는 별자리 이름을 그 구역의 명칭으로 사용한다. 따라서 한 별자리의 영역 안에 있는 모든 별은, 비록 그 별이 별자리를 이루는 데 사용되지 않았다고 하더라도, 그 별자리에 속하는 별이라고 본다. 어떤 경우에는 별자리 안에 있는 어떤 별 무리에 특별히 명칭을 부여하는 경우가 있다. 예컨대, 오리온의 허리띠, 또는 북두칠성 등이 그런 예가 될 수 있다. 오리온의 허리띠는 오리온자리에 나란히 놓여 있는 3개의 밝은 별을 일컬으며, 북두칠성은 큰 곰자리에서 국자 모양을 만들고 있는 7개의 별을 가리킨다. 안드로메다와 페가수스자리에 걸쳐 있는 페가수스 사각형처럼 두 별자리에 걸쳐 있는 별 무리도 있다.
별들은 시선 효과 때문에 북두칠성처럼 2차원 평면에 넓게 흩어져 있는 것으로 보인다. 그러나 각별들은 지구로부터 서로 다른 거리에 있으므로 만약 우리가 다른 위치에서 그들을 본다면 전혀 다른 형태로 보일 것이다.
바이어의 명명법
독일의 천문학자 바이어는 별자리 이름과 그리스 문자를 이용해 대략적인 별의 밝기에 따라 그 이름을 부여했다. 사자자리에서 가장 밝은 레굴루스는 사자자리 알파, 두 번째로 밝은 데네볼라는 사자자리 베타 등으로 부여했다. 어떤 경우에는 큰 곰자리의 북두칠성처럼 서쪽에서 동쪽으로 순차적으로 이름을 부여하기도 했다.
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