※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오. [문 19～문 20] 갈릴레오 이후 천문학자들은 보다 큰 망원경을 제작하여 별들을 관측하기 시작하였다. 그러던 중 마치 구름처럼 보이 는 천체를 관측하였는데, 이를 ‘성운’이라 불렀다. 성운은 처음 에는 몇몇 별들의 집합체로 추정되었다. 성운의 모양은 다양 한데 우리 은하의 모양과 비슷한 것도 있다. 우리 은하는 가운데가 도톰한 원반과 같은 모양을 하고 있 는데 원반 면과 나란한 방향으로는 성운들이 관측되지 않았 다. 즉 어떤 성운도 관측되지 않는 ‘금지 구역’이 존재하는 것 이다. 문제는 성운들이 우리 은하 내부에 존재하는 별들의 집합 인지, 아니면 우리 은하 외부에 존재하는 또 다른 은하인지 하는 것이었다. 1920년 미국과학학회는 서로 다른 두 주장을 펴는 과학자 A와 B를 초청하여 토론회를 개최하였다. 성운의 정체에 대해 두 과학자는 다음과 같이 주장하였다. A: 만일 성운들이 우주 공간에 균일하게 분포되어 있다면, 우주의 어느 방향을 보든지 균일한 분포로 성운들이 관측 되어야 할 것이다. 특정 방향으로 성운들이 관측되지 않 는다면 성운들은 우주 공간에 균일하게 분포되어 있지 않 다고 해야 한다. 성운들이 금지 구역에서 관찰되지 않는 것은 우리 은하의 독특한 구조 때문이다. 우리 은하는 도 톰한 원반을 구성하는 보통 별들과 원반의 아래위에 분포 되어 있는 성운들로 이루어져 있다. 성운들은 단지 우리 은하를 구성하는 또 다른 천체들일 뿐 우리 은하 외부에 있는 것이 아니다. 이것은 우리 은하가 우주에서 유일한 은하라는 믿음을 유지하게 한다. 최근 안드로메다 성운에서 발견된 신성※의 밝기에 관한 정보는 흥미롭다. 이 신성의 밝기는 안드로메다 성운 밝기 의 10분의 1로 관측되었다. 만약 이 밝기가 하나의 별이 가 질 수 있는 최대 밝기라면 안드로메다 성운에 있는 별의 개수는 최소 열 개 정도일 것이다. 문제는 안드로메다 성운에 최대 몇 개의 별이 있느냐는 것인데, 현재까지 관측된 바로는 안드로메다 성운에서 가 장 어두운 별의 밝기는 안드로메다 성운의 전체 밝기의 대 략 1000분의 1 정도였으므로, 관측 사실에 입각할 때, 안드 로메다 성운은 최대 1000개 정도의 별들로 이루어졌을 것 이다. 그러나 우리 은하는 수백만 개의 별들로 구성되어 있다. 따라서 안드로메다 성운은 우리 은하와 같은 지위의 은하가 아니라 단지 모양만 우연히 우리 은하와 비슷한 대 략 1000개 이하의 별들의 집합체일 뿐이다. B: 성운들이 우리 은하와 더불어 우주 공간에 균일하게 분포 되어 있을 것이라는 가정을 쉽게 버리는 것은 현명하지 못하다. 성운들이 특정 지역에서 관측되지 않는다고 해서 그 지역에 실제로 성운들이 존재하지 않는다고 생각할 이 유는 없다. 금지 구역은 단지 우리 은하 안에 있는 수많은 별들과 성간 물질 때문에 멀리 있는 다른 성운들의 빛이 지구에 잘 전달되지 않아서 생긴 것일 뿐이다. A가 언급한 신성이 별 하나가 가질 수 있는 최대의 밝 기라고 하더라도 그것은 안드로메다 성운에 있는 가능한 별의 개수의 최소값을 줄 뿐이다. 문제는 A가 말한 별의 개수의 최대값인데, 이것을 위해 우리가 안드로메다 성운 에서 가장 어두운 별을 찾아야 한다. 성운 내에서 별 하나 만을 분별해내어 관측하기란 별이 어두울수록 대단히 힘 들다. 아마도 별 하나만을 분별해내는 관측을 통해 안드로 메다 성운에 있는 별의 개수의 최대값을 아는 것은 실현 불가능할 지도 모른다. 안드로메다 성운 이외에도 우리 은 하와 모양이 같은 성운들이 더 있다는 것을 우리는 알고 있다. 따라서 그러한 성운들은 우리 은하와 독립된 은하들 이다. ※ 신성(新星): 평소에는 어둡다가 평소 밝기보다 갑자기 밝아진 별 다음 글을 토대로 하여 위의 A와 B 중 누가 옳은지 판단하는 데 도움이 되는 연구과제로 가장 적절한 것은? 우리는 이미 성운의 겉보기 크기를 알고 있으므로, 우 리가 지구에서 성운까지의 거리를 알아낸다면 성운의 실 제 크기를 계산할 수 있을 것이다. 그 성운이 우리 은하 의 크기보다도 굉장히 멀고 성운의 실제 크기가 이미 알 려진 우리 은하 정도의 크기라면, 그 사실은 그 성운을 또 다른 은하로 볼 수 있는 강력한 증거가 될 것이다. 그렇다면 성운까지의 거리는 어떻게 알 수 있을까? 과 학자들은 이를 위해 일정한 주기로 밝아졌다 어두워졌다 하는 변광성(變光星)에 주목했다. 레어비트(Leavitt)는 마 젤란 성운에 속해 있는 변광성 25개의 밝기와 변광 주기 를 면밀히 관찰한 결과 변광성의 최대 밝기가 변광 주기 에 비례한다는 것을 알아냈다. 그런데 마젤란 성운에 속 해 있는 변광성들은 지구로부터의 거리가 모두 비슷할 것 이므로 최대 밝기와 변광 주기의 비례관계는 결국 최대 절대 밝기와 변광 주기 사이에도 그대로 성립할 것이다. 이 비례관계로부터 변광성들이 지구로부터 얼마나 떨어져 있는지 계산할 수 있다. 변광 주기가 같은 두 변광성 와 를 생각해 보자. 이 두 변광성은 절대적인 밝기가 같으므로 만일 가 보다 어둡게 관측된다면 이것은 가 보다 지구로부터 더 멀 리 떨어져 있다는 것을 의미한다. 만일 우리가 지구와  사이의 거리를 알 수 있다면, 가 지구로부터 얼마나 멀 리 떨어져 있는지도 계산해 낼 수 있다. 우리 은하 내부 에 있는 변광성의 변광 주기와 지구로부터의 거리는 이미 충분히 보고되어 있다.