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천문학자들이 천체의 물리량을 유추하는 방법
지금 여러분 주변에 있는, 여러분으로부터 떨어진거리를 '정확하게'알고 있는 (100 미터라고 해보자)물체하나 (카지노 게임 사이트라고 해보자)를 고른 다음, 엄지 손가락을 편상태로팔을 쭉 펴서 그 카지노 게임 사이트를 겨냥해 보자. 그리고 이제한 쪽눈을 감는다. 그러면 여러분의 엄지손가락이 그 카지노 게임 사이트에 겹쳐 보이면서 여러분은 엄지손가락의 두께와 그 카지노 게임 사이트의 보이는 크기를 비교할 수 있을 것이다. 만약 두 크기가 같을 경우, 여러분은 팔을 쭉 편채 시선을 엄지손가락 끝에 고정시키고 주변에 있는 똑같은 차종의 카지노 게임 사이트들을 겨냥했을 때 엄지 손가락 두께와 같은 크기로 보이는 모든 차들은 다 100미터 거리에 있다고 주장할 수 있고 모두가 동의할 것이다. 만약 보이는 차의 크기가, 엄지 손가락 두께의 반이라면 200미터, 두 배라면 50미터 떨어진 곳에 있다는 것을 유추할 수 있다. 이렇게 하면 직접 그 물체까지의 거리를 자로 재어보지 않더라도 거리를 측정할 수 있다. 이것이 가능한 이유는, 거리가 알려진 물체에 대해서 여러분의 엄지손가락의 두께를 비교하는 과정을 거쳤기 때문이다. 마치 사격선수가 조준경의 카지노 게임 사이트을 하는 것과 같은 이치이다.
이제 필자도 똑같은 방법으로 팔을 펴고 주변에 있는, 여러분이 골랐던 카지노 게임 사이트와 같은 차종의 차들을 향해 겨눈 후 엄지손가락의 두께를 카지노 게임 사이트의 보이는 크기와 비교하여 엄지손가락의 두께와 보이는 크기가 같은 카지노 게임 사이트를 찾았다고 해보자. 그럼 그 카지노 게임 사이트도 100미터 떨어진 거리에 있는 것일까? 아니라는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 왜냐하면 필자의 엄지손가락 두께와 팔길이, 그리고 이 글을 읽는 독자의 엄지 손가락 두께와 팔길이는 서로 다르기 때문이다 (실제로는 필자가 여러분의 신체크기에 맞추어 카지노 게임 사이트된 방법으로 잰 거리는 100미터에서 크게 벗어나지는 않을 것이다, 왜냐하면 사람들 간의 신체비율은 크게 차이가 나지 않기 때문이다). 그러므로 정확한 거리를 재기 위해서는 필자도 자신의 신체크기에 맞추어 카지노 게임 사이트을 해야 한다. 천문학에서는 이를 칼리브레이션 (calibration)이라고 부른다.필자와 여러분의 엄지 손가락을 관측기기에 비유한다면, 각각의 관측기기는 카지노 게임 사이트이 되어 있어야 한다. 천문학자들은 물리량(거리나 밝기등) 정확히 알려진 대상을 이용하여 관측기기를 칼리브레이션 한다.
이제 조금 다른 상황을 생각해 보자. 위에서 우리는 특정한 차종의 카지노 게임 사이트를 대상으로 칼리브레이션을 하였다. 하지만 천문학에서는 정확히 똑같은 성질을 갖는 특정한 종류의 천체를 골라내는 것은 굉장히 어려운 일이다 (이전글, '보이는 것이 다가 아니다'에서설명한 대로). 좀 더 '천문학스러운' 상황을 만들어 보자면 다음과 같다.
여러분이 사무실에서 일을 하던 중, 심심해서 창밖을 쳐다보다가 100 미터 떨어진 곳에 있는 왕복 8차선 도로를 지나가는 차들을 관찰한다고 생각해 보자. 여러 종류의 수많은 카지노 게임 사이트들이 각각의 차선에서 주행을 하고 있다. 차들이 신호에 걸려 잠시 정지한 틈을 타서 이제 우리의 '엄지손가락' 칼리브레이션을 해보자. 우리는 그 도로 위에 있는 카지노 게임 사이트들은 모두 우리로부터비슷한거리에 있다는 사실을 알고 있다. (실제로는 왕복 8차선 도로라서 1차선과 8차선에 있는 차가 우리로부터 떨어진 거리는 약간 다르다). 자 이제 엄지 손가락을 시선의 끝에 두고 차들의 보이는 크기를 비교해 보자. 카지노 게임 사이트들 마다 원래의 크기가 다르기 때문에, 눈에 보이는 크기는,소형차의 경우 엄지 손가락 두께의 2/3, 대형차는 엄지 손가락 두께의 1.5배라고 하면, 아마도중형차는 엄지 손가락 두께와 같을것이다. 상황이 이렇다면, 엄지손가락을 이용한 거리 측정방법은 불확실성을 가지게 된다. 최대한 비슷한거리에 있는 차들을 관찰했지만, 1차선에 있느냐 8차선에 있느냐에 따라 실제 거리가 다르고, 차종 (소형, 중형, 대형)에 따라 보이는 크기가 다르기 때문에, 카지노 게임 사이트 한 대를 이용하여 칼리브레이션 한 결과는 이제 믿을 수가 없다. 따라서 최대한 많은 카지노 게임 사이트들 (1-8차선에 흩어져 있는 크기가 다른 여러 종류의 카지노 게임 사이트들)을 관찰하여 통계적인 수치(그리고 그 오차범위)를 얻어내는 방법밖에 없다.
천문학자들이 물리량을 재는 방법도 위와 크게 다르지 않다. 성질이 비슷한(아니면 비슷하다고 우리가 알고 있는) 천체 (은하, 별, 행성)들을 골라서 측정하고자 하는 물리량들을 재어 그 통계적인 값을 오차범위와 함께 잘기록한다. 만약 이렇게 잰 어떤 두 물리량이 비례관계에 있을 경우, 두 물리량 중 하나를 알고 있는미지의 어떤 천체에 대해서,그 비례관계를 이용하면,나머지 다른 물리량을 유추할 수 있는 것이다. 아래의 그림은 세페이드 변광성들의 주기와 절대 광도사이의 관계를 나타낸 그림이다. 비슷한 천체 (세페이드 변광성)을 골라서 주기와 절대 광도사이의 비례관계를 알아내고 나면 이를 이용하여, 다른 세페이드 변광성의 주기를 측정하기만 하면 그 별의 절대 광도를 알 수 있고 겉보기 밝기와 비교하여 그 별까지의 거리를 측정할 수 있다.
세페이드 변광성 주기-광도 관계. 출처: 위키피디아어, 생각보다 어렵지 않은데? 그렇다. 천문학의 모든 연구분야가 엄청나게 어려운 물리학적 지식을 요구하는 것은 아니다.하지만 마냥 쉽게생각할 일도 아니다.관건은, 관측된 샘플을 이용하여,위의 주기 광도 관계를 얼마나 정확히 (파란 점들의 흩어진 정도가 작을수록 좋다) 도출할 수 있느냐 이다. 여기에는 자연스럽게 분석에 사용된 샘플이 가지는 특성과 편향효과가 영향을 미친다.샘플선택효과가 미치는 영향을 최소화하여 칼리브레이션의 정확도를 높이는 것은, 복잡한 통계 지식과 샘플선택효과를 보정하기 위한 부속 연구를 필요로 하는, 쉽지 않은 일이다.현실적인 천문학 연구의 상당 부분은, 새로운 칼리브레이션 방법을 고안하거나 현재 쓰고 있는 칼리브레이션의 정확도를 높이는 것에 초점이 맞추어져 있다.
