어디 있는지 모르는 외계문명이 태양이 포함된 고해상도 밤하늘 사진을 찍어 지구에 보낸다면?

상황 설정: (제목과는 정 반대로)

어떤 외계 항성계를 밤하늘에서 지구에서 촬영한 광각 천체 사진(2차원)이 있다고 가정하자.
이 사진에는 해당 항성뿐만 아니라 주변의 많은 별들이 포함되어 있으며, 촬영된 항성은 사진 내에서 식별 가능하다.

이 사진을 물리적으로 출력하여 병에 넣어 빛에 육박하는 속도로 우주 공간으로 보냈고,
운 좋게도 이 병이 그 항성계 내에 위치한 외계 문명에 무사히 도달했다고 가정하자.

외계 문명은 사진의 출처나 촬영 위치에 대한 추가적인 정보 없이, 단지 외계 문명으로부터 온 물체라는 사실만을 인지하고 있다.

질문:

1. 외계 문명이 사진 속에서 자신들의 모항성(중심 항성)으로 식별할 수 있겠는가?

   • 즉, 외계 문명이 별자리 패턴 및 별의 배치만을 활용하여,
     사진에 포함된 특정 별이 자신들이 속한 항성계의 중심 항성임을 알아낼 수 있는가?

2. 외계 문명이 사진의 별자리 정보를 바탕으로, 사진이 촬영된 정확한 위치(즉, 지구의 위치)를 역산할 수 있는가?

   • 사진에 포함된 별들의 배치와 각도 정보를 활용하여,
     3차원 우주 공간에서 사진 촬영 위치의 좌표를 추정할 수 있는가?

ChatGPT 답변 

이론적으로는 가능하다고 볼 수 있습니다. 다만, 이는 몇 가지 중요한 전제와 기술적 조건에 달려 있습니다.

1. 별자리 사진에서의 정보

• 사진의 내용:
  사진은 우리가 관측하는 별들의 2차원 투영이지만, 별들 각각의 고유한 위치(즉, 3차원 좌표와 거리 정보)가 이미 우주 전체에 널리 알려져 있다고 가정할 수 있습니다. 만약 사진에 특정 항성이 눈에 띄게 표시되어 있다면, 그 항성이 바로 그 외계 문명이 속한 모 항성(혹은 자기가 속한 시스템의 중심 별)임을 추정할 수 있습니다.

• 질문 1 – 모 항성의 확인:
  만약 외계 문명이 자체적으로 매우 정밀한 천문학적 데이터베이스와 별 지도(예: GAIA 수준의 정밀도 이상의 데이터)를 보유하고 있다면, 사진 속의 별자리와 그들의 별 지도 간의 패턴 비교를 통해 사진에 포함된 특정 별이 자신들이 속한 항성과 일치하는지 알아낼 수 있습니다.
  즉, 사진에 “특별히 표시된” 항성이 있다면, 그것이 그들의 항성이라는 것을 확인할 수 있습니다.

2. 관측 위치(지구)의 역산

• 관측 위치의 문제:
  사진은 관측자의 위치에서 본 별들의 투영이므로, 미세한 시차(Parallax) 효과가 발생합니다. 각 별의 실제 3차원 위치(거리와 방향)가 알려져 있다면, 사진상에서 보이는 미세한 각도 변화(즉, 관측자의 시점에 따른 왜곡)를 이용해 관측 위치를 역산할 수 있습니다.

• 필요 조건:

  1. 정밀한 별 지도: 사진에 등장하는 별들의 3차원 위치와 거리가 정확히 알려져 있어야 합니다.
  2. 고해상도 및 왜곡 보정: 사진 자체가 매우 정밀하게 촬영되어야 하며, 렌즈 왜곡이나 광학적 오차가 최소화되거나 보정되어야 합니다.

• 역산의 난이도:
  실제로 별 사이의 각도 차이는 아주 미세할 수 있기 때문에, 아주 높은 정밀도의 관측과 계산이 필요합니다. 그러나 외계 문명이 우리보다 훨씬 발전된 천문 관측 기술과 수학적 모델을 갖추고 있다면, 이러한 문제를 해결하고 관측 지점(즉, 지구의 위치)을 꽤 정확하게 산출할 수 있을 것입니다.

결론

• 질문 1:
  사진 속에 특정 항성이 명확하게 표시되어 있다면, 외계 문명은 자신들이 속한 모 항성을 별 지도와 대조하여 확인할 수 있습니다.

• 질문 2:
  사진에 담긴 별들의 미세한 시차와 각도 변화를 정밀하게 분석할 수 있다면, 사진이 촬영된 위치(즉, 지구의 위치)를 역산하는 것도 이론적으로 가능하며, 고도의 기술과 정확한 자료가 뒷받침된다면 충분히 성취할 수 있습니다.

따라서, 전제 조건(고해상도 사진, 왜곡 보정, 정밀한 3차원 별 지도 등)이 충족된다면, 두 질문 모두에 대해 "이론적으로 가능하다"라고 답할 수 있습니다.