별까지의 거리를 알 수 있을까?

 밤하늘을 보고 끝없이 보이는 별의 캐노피에 감탄하는 것은, 우리가 알고 있는 가장 오래되고 가장 지속적인 인간 경험 중 하나입니다. 고대부터 우리는 하늘을 바라보고 하늘의 희미하고 먼 빛을 보고 자연과 우리와의 거리를 궁금해했습니다. 현대에 이르러, 우리의 우주 목표 중 하나는 우주에서 가장 희미한 물체까지의 거리를 측정하여 우주가 빅뱅에서 현재까지 어떻게 확장되었는지에 대한 진실을 밝히는 것입니다. 그러나 그 고귀한 목표조차도 우리가 여전히 정제하고 있는 가장 가까운 은하계 이웃까지의 거리를 얻는 데 달려 있습니다. 우리는 별까지의 거리를 측정하기 위해 세 가지 큰 발걸음을 내디뎠지만 여전히 더 나아가고 있습니다.

 

 이 이야기는 1600년대 네덜란드 과학자 Christiaan Huygens와 함께 시작됩니다. 비록 희미한 야간 별은 우리와 같이 태양이 단순히 멀리 떨어져 있다는 것을 이론화 한 최초의 사람은 아니지만, 거리를 측정하려고 시도한 최초의 사람이었습니다. 그는 똑같이 밝은 빛이 두 배나 멀리 떨어져 있다고 생각했다. 먼 10배의 빛은 단지 100 분의 1의 빛일 것입니다. 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스를 태양의 밝기의 일부로 측정할 수 있다면 시리우스가 부모의 별보다 얼마나 먼지를 알아낼 수 있습니다. 그는 황동 디스크에 구멍을 뚫어 작은 햇빛을 통과시킨 다음 밤에 관측된 별의 밝기와 겉보기 밝기를 비교했습니다. 그가 제조할 수 있는 가장 작은 구멍조차도 모든 별을 훨씬 능가하는 햇빛이 튀어나와서, 다양한 불투명도의 구슬로 마스킹했습니다. 마지막으로, 그는 하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스가 태양보다 약 28,000 배가 되어야 한다고 태양의 밝기를 약 8 억 배나 줄인 후에 계산했다. 그것은 0.44 광년 떨어져 있을 것입니다; Huygens만이 시리우스가 우리 태양보다 본질적으로 25.4 배 밝다는 것을 알았다면, 그는 가장 원시적인 방법으로부터 합리적으로 좋은 거리 추정치를 얻을 수 있었습니다.

 

 1800년대에 우리는 또 다른 큰 도약을 했습니다. 헬리오 센트 리즘 또는 지구가 태양을 도는 개념의 조합은 망원경 기술의 개선과 함께 처음으로 이 별들 중 하나에 대한 기하학적 거리를 직접 측정할 수 있게 해 주었다. 별의 종류 또는 발광 특성에 대한 가정은 더 이상 필요하지 않았습니다. 대신 엄지 손가락을 팔 길이로 잡고 한쪽 눈을 감은 다음 눈을 전환하고 엄지 손가락이 움직이는 것처럼 보이는 것을 허용하는 동일한 수학을 통해 별까지의 거리를 측정할 수 있었습니다. 시차로 알려진, 우리 행성의 궤도가 태양 주위에서 지름이 약 3억 킬로미터에 달한다는 사실은 우리가 오늘과 6 개월 후 별을 보면 가장 가까운 별들이 하늘에서 다른 더 먼 별들. 주기적으로 별의 겉보기 위치가 지구 연도에 어떻게 이동하는지를 측정함으로써, 우리는 단순히 삼각형을 구성하고 우리와의 거리를 알아낼 수 있습니다.

 

 1838 년 프리드리히 베셀을 시작으로  61 Cygni, 그리고 곧바로 Friedrich Struve와 Thomas Henderson은 각각 Vega와 Alpha Centauri까지의 거리를 측정했습니다. 흥미롭게도 Henderson은 처음으로 거기에 도착했을 수 있었지만 데이터가 잘못되었다는 것을 두려워하여 Bessel이 그를 스쿠프 할 때까지 몇 년 동안 앉아 있었기 때문에 훨씬 정확한 결과를 얻었습니다. 그러나 이것조차도 문제가 있었습니다. 20 세기에는 일반 상대성 이론의 물리학과 그 자체의 혁명이 있었기 때문입니다. 질량 자체가 시공간의 직물에 곡률을 일으킨다는 사실은 태양계와 그 밖의 다른 질량의 위치가 달과 년이 지날 때마다 다른 방식으로 이 별들의 명백한 위치를 뒤틀었음을 의미했습니다. 뒤틀림은 엄청나게 작지만 위치의 차이는 아주 작습니다. 천분의 1의 작은 분수. 이 별빛의 굽힘을 이해하면 단순한 기하학적 시차보다 더 정확한 결과를 얻을 수 있지만 태양계와 은하에 대한 완전한 질량 맵이 없기 때문에 이를 수행하기가 어렵습니다.

 

 오늘날 우주의 확장에 대한 우리의 이해는 우주의 거리 측정에 엄청나게 정확하게 좌우됩니다. 그러나 우리 우주 은하계에서 Cepheid 변수와 같은 별에 대한 우주 거리 사다리에서 가장 가까운 렁은이 시차 방법에 달려 있습니다. 해당 측정값에 몇 퍼센트의 오차가 있는 경우 해당 오차가 가장 먼 거리까지 전파되며 이는 허블 상수 측정 시 장력에 대한 잠재적인 해결책입니다. 우리는 우주의 거리를 엄청나게 정밀하게 측정하는 데 먼 길을 왔지만, 최선의 방법이 필요한 만큼 정확하다고 100 % 확신할 수는 없습니다. 아마도 가장 가까운 별들이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 측정하려는 4 세기의 노력 끝에도 우리는 더 멀리 갈 것입니다.