파섹

파섹(parsec)은 연주시차(parallax)가 1″(각초, arcsec)인 거리(parallax of one arcseccond)를 의미한다. 단위로 사용될 때는 pc으로 표기하며 정의에 의해 1pc = 206265AU(천문단위)이다. 천문학에서는 별이나 은하 등 태양계 바깥 천체까지의 거리는 대부분 파섹으로 표시한다. 1pc을 미터로 표시하면 3.085677 ×10¹⁶ m이고 3.2616 광년에 해당한다.

목차

1파섹은 연주시차가 1"인 별까지의 거리로 정의되었으므로, 지구-태양거리(1AU)가 1" 각크기로 보이는 거리를 말한다. 1″는 라디안으로 π/(180*3600) ≈ 1/206265이므로 그림 1에서 보듯이 1AU : 1pc = 1: 206265가 되어서 1파섹 = 206265AU, 즉 지구-태양거리의 206265배이다.

그림 1: 파섹의 정의 (출처 : 박명구/한국천문학회)

천문학자들이 거리 단위로 파섹을 주로 사용하는 것은 역사적인 이유도 있지만 별까지의 거리를 직접 정밀하게 측정할 수 있는 주된 방법이 연주시차이기 때문이다. 별까지의 거리가 멀수록 연주시차는 반비례해서 작아지므로 연주시차가 1″인 별까지의 거리는 1pc, 연주시차가 0.1″인 별까지의 거리는(1/0.1)pc=10pc이고 연주시차가 0.01″인 별까지의 거리는 100pc이다. 별은 대기의 시상에 의해 1″ 내외로 퍼져보이므로 0.1″보다 작은 연주시차는 측정하기 매우 어렵다. 즉 10pc보다 멀리 있는 별까지의 거리를 연주시차를 이용해서 측정하기는 매우 어렵다.

그러나 대기의 영향을 받지 않는 우주망원경 관측이 가능해지면서 더 작은 연주시차, 즉 더 멀리있는 별까지의 거리를 직접 측정하는 것도 가능해졌다. 우주망원경의 경우에도 회절에 의해 별이 퍼져보이므로(회절한계분해능) 아주 멀리 있는 별의 연주시차를 측정하는 것은 어렵지만 지상관측에 비해서는 매우 먼 별까지의 거리도 정밀하게 측정할 수 있게 되었다. 유럽우주국(European Space Agency)이 1989년 발사한 히파르코스(Hipparcos) 측성위성은 1000pc 이내 별 12만개의 거리를 측정하였고, 역시 유럽우주국이 2013년 발사한 Gaia 측성위성은 50000pc 이내의 별 10억개의 거리를 측정하고 있는 중이다.

우리은하 내 별과 별 사이 거리는 대략 파섹 정도의 크기를 가진다. 태양에 가장 별 프록시마센타우루스(Proxima Centauri)는 1.3pc 떨어져 있다. 그래서 가까운 별까지의 거리는 파섹으로 표시된다. 하지만 우리은하의 지름은 대략 30000pc 정도여서 우리은하 내 천체들까지의 거리는 1000pc, 즉 kpc 단위로 주로 표시한다. 우리은하 중심부 궁수자리A* 블랙홀까지의 거리는 약 8kpc이다.

외부은하나 은하단까지의 거리는 더 멀어서 100만pc 즉 Mpc 단위로 주로 표시한다. 안드로메다은하까지의 거리는 약 0.78Mpc이고, 처녀자리 은하단까지의 거리는 약 16.5Mpc이다. 아주 멀리 있는 퀘이사나 우주전체의 크기를 표시할 때는 10억pc, 즉 Gpc으로 표시한다. 중력렌즈퀘이사 Q0957+561까지의 거리는 약 2.4Gpc(적색이동 1.41)이고 가시적우주의 끝은 약 14Gpc이다.

천문학자들이 파섹을 많이 사용하는 또다른 이유는 천문학에서 천체의 밝기를 등급으로 표시하기 때문이다. 같은 밝기의 천체라도 멀리 있으면 어두워지기 때문에 절대적인 천체의 밝기를 정의할 필요가 있어서 절대등급이 정의되었는데 이 절대등급이 10pc을 기준으로 정의되었다. 어떤 천체가 10pc에 있다고 가정할 때의 겉보기등급을 절대등급이라 정의하므로, 겉보기등급 @@NAMATH_INLINE@@m@@NAMATH_INLINE@@과 절대등급 @@NAMATH_INLINE@@M@@NAMATH_INLINE@@, 거리 @@NAMATH_INLINE@@d@@NAMATH_INLINE@@ 사이에

@@NAMATH_DISPLAY@@ m−M= 5 \log \frac{d}{10{\rm pc}} @@NAMATH_DISPLAY@@

이 성립되고 등급으로 표시된 @@NAMATH_INLINE@@m-M@@NAMATH_INLINE@@을 거리지수(distance modulus)라 부른다. 이 거리지수는 천체의 거리가 멀어지면서 절대등급에서 얼마나 더 어두워지는지를 표시하는 값이다. 예를 들어 거리 1kpc에 있는 천체의 거리지수는 10이 되어 이 천체의 겉보기등급은 절대등급+10이 된다. 태양의 절대등급이 약 4.8등급이므로 태양같은 별이 1kpc에 있으면 14.8등급으로 보인다. 1Mpc에 대한 거리지수는 25등급이므로 1Mpc에 있는 태양같은 별은 29.8등급으로 보이게 되어 관측이 거의 불가능해질 것이다. 모든 천문관측은 특정 등급 이상만 관측할 수 있는 한계, 즉 한계등급이 있으므로 천체까지의 거리가 파섹으로 표시되면 거리지수를 쉽게 계산하여 한계등급보다 밝은 천체, 즉 어떤 천체들이 관측가능한지를 바로 알 수 있다.