히파르코스의 잃어버린 별자리 지도 복원

고대의 좌표, 현대의 X선

이번 주 SLAC 국립 가속기 연구소(SLAC National Accelerator Laboratory)의 어두운 실험실 조명 아래에서, 수 세기 동안 보이지 않았던 글자들이 모니터에 나타나기 시작했습니다. 나중에 덧쓰인 시리아어 종교 텍스트 아래에서 고대 그리스어의 선명한 선들이 드러난 것입니다. 중세 팰림세스트(palimpsest)인 '코덱스 클리마키 레스크립투스(Codex Climaci Rescriptus)'의 일부인 이 페이지들에는 학자들이 이제는 '관측 천문학의 아버지'로 불리는 기원전 2세기 천문학자 히파르코스(Hipparchus)의 저작으로 식별하는 수치화된 별의 좌표가 담겨 있습니다. 이 이미지들은 2026년 1월 21일경, 스탠퍼드 방사광 광원(Stanford Synchrotron Radiation Lightsource)과 일련의 X선 형광 분석 기술을 사용하는 과학자들에 의해 생성되었습니다.

팰림세스트가 천체도를 숨기고 있는 이유

팰림세스트는 동물 가죽으로 만든 양피지가 비쌌기 때문에 오래된 텍스트를 긁어내고 그 위에 다시 쓴 필사본을 말합니다. 이 사례의 경우, 시나이반도의 성 카타리나 수도원(Saint Catherine's Monastery)의 수도사들이 히파르코스 사후 수 세기가 지난 뒤에 이전의 그리스어 기록 위에 성 요한 클리마쿠스(St. John Climacus)의 시리아어 번역본을 쓰면서 페이지를 재활용했습니다. 육안으로는 종교 텍스트만 보이며, 밑바닥의 그리스어는 오랫동안 희미한 얼룩으로만 보여 학자들의 호기심을 자극했을 뿐 읽을 수는 없는 상태였습니다.

인문학의 도구가 된 방사광

SLAC의 학제간 연구 팀은 머리카락 굵기의 X선 펄스(각각 수 밀리초에 불과함)를 취약한 낱장들 위로 쏘는 스캔 시스템을 설계했습니다. 방사광 가속기는 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속하며, 자석이 전자의 경로를 휘게 할 때 전자는 매우 밝은 X선을 방출하는데, 이것이 필사본에 집중됩니다. 검출기는 잉크 속의 특정 원소들이 방출하는 형광 X선을 측정하여 철, 칼슘 및 기타 원소들이 페이지의 어디에 위치하는지에 대한 고해상도 지도를 만듭니다.

이전에도 다분광 이미징(Multispectral imaging)을 통해 보이지 않는 텍스트의 파편들을 시각화한 적이 있었으나, 스탠퍼드 방사광 광원에서 가능한 해상도와 원소 민감도 덕분에 연구 팀은 전체 문장과 많은 경우 별의 좌표를 구성하는 숫자들까지 판독할 수 있게 되었습니다. X선은 양피지의 양면을 모두 투과하기 때문에, 연구원들은 겹쳐진 명문들을 분리하기 위해 고급 통계 알고리즘을 가동합니다. 일부 페이지에서 연구 팀은 무려 6개 층의 글씨를 분리해내야 합니다.

스캔 작업의 주역들과 예방 조치

이 실험을 성공시키기 위해 보존 전문가, 물리학자, 고전학자들이 긴밀히 협력했습니다. 보존 전문가 엘리자베스 헤이슬렛(Elizabeth Hayslett)은 성서 박물관(Museum of the Bible)에서 습도가 조절되는 케이스에 담긴 11장의 낱장들을 멘로 파크(Menlo Park)까지 직접 운반했습니다. 맞춤형 매트와 프레임이 X선 빔 아래에서 페이지를 평평하게 유지했으며, 추가적인 변색을 막기 위해 조명은 낮게 유지되었습니다. 연구원들은 누적 노출을 최소화하기 위해 X선 선량을 의료용 X선과 유사한 수준이자 많은 보존 스캔에 사용되는 수준보다 훨씬 낮게 의도적으로 설정했으며, 각 펄스는 미세한 영역만을 타격했습니다.

스캔용 실험실(hutch)의 상당 부분을 구축한 샘 웹(Sam Webb)은 이번 작업을 "거대한 학제간 위업"이라고 불렀습니다. 프로젝트의 수석 학자인 빅토르 지셈베르그(Victor Gysembergh)는 초기 결과에서 이미 물병자리(Aquarius)를 뜻하는 그리스어 이름과 특히 밝은 별들에 대한 묘사 같은 단어들이 나타나고 있다고 밝혔습니다.

좌표가 바꿀 수 있는 것들

히파르코스는 별의 위치에 관한 최초의 체계적인 목록 중 하나를 편찬한 것으로 알려져 있습니다. 1세기 넘게 역사학자들은 히파르코스의 관측이 이후 프톨레마이오스(Ptolemy)의 별 목록과 어떤 관계가 있는지에 대해 논쟁해 왔습니다. 프톨레마이오스가 히파르코스의 것을 통째로 베낀 것인지, 이전 자료를 개작한 것인지, 아니면 여러 출처를 결합한 것인지가 쟁점이었습니다. 이번에 복원된 좌표를 통해 히파르코스 본인의 위치 측정치와 프톨레마이오스의 출판된 목록을 직접 비교할 수 있게 되었습니다. 지셈베르그는 초기 비교 결과 프톨레마이오스가 때때로 히파르코스의 데이터를 사용했지만 다른 자료들도 통합했음을 보여준다며, 연구 팀은 이를 단순한 표절이 아닌 '과학적 종합'의 양상으로 설명합니다.

저작권 문제를 넘어, 이번 스캔은 2천 년 전 육안 천문학자들이 얼마나 정확하게 위치를 측정할 수 있었는지를 수치화할 수 있게 해줍니다. 복원된 좌표는 지금까지 망원경 없이 이루어진 관측치로서는 인상적인 정밀도를 보여주는 것으로 보입니다. 히파르코스가 사용한 방법들을 분석하는 작업은 고대 측정 관행과 초기 그리스 과학의 발전 속도에 대한 역사학자들의 견해를 바꿀 수도 있습니다.

디지털 해독과 느린 학문의 과정

목록을 읽어내는 과정은 여전히 여러 단계를 거쳐야 합니다. 물리학자와 이미징 과학자들이 원소 지도를 생성하면, 소프트웨어 엔지니어와 박사 과정 학생들이 앞면과 뒷면의 기여분을 통계적으로 분리하고 여러 겹의 덧쓰기를 해독합니다. 그 후 문헌학자와 고전학자들이 그리스 숫자와 주석들을 꼼꼼하게 필사하고 번역하는 작업에 착수할 것입니다. 그 모든 과정이 끝난 후에야 좌표를 현대의 성도(sky chart)에 배치하여 정밀도와 정체를 시험하게 됩니다.

아르키메데스 팰림세스트(Archimedes Palimpsest) 작업에 참여했던 초기 필사본 전자 도서관(Early Manuscripts Electronic Library)의 이미징 과학자 키스 노ックス(Keith Knox)는 이번 프로젝트가 잃어버린 텍스트를 복원하기 위해 현대적 장비를 적용해 온 수십 년간의 흐름을 잇는 것이라고 말했습니다. 연구 팀은 방사광 X선 형광 분석의 위력을 입증함으로써 다른 소장처와 박물관들이 훼손되거나 덧쓰인 취약한 필사본들을 유사한 역량을 갖춘 시설로 가져오기를 희망하고 있습니다.

더 넓은 필사본 네트워크와 향후 단계

SLAC에서 스캔한 11페이지는 약 200페이지에 달하는 더 큰 코덱스의 일부이며, 다른 낱장들은 전 세계 여러 기관에 흩어져 있습니다. 성서 박물관이 캘리포니아에서 스캔된 낱장들을 제공했지만, 코덱스 클리마키 레스크립투스는 여러 컬렉션에 파편으로 존재합니다. 프로젝트의 다음 단계에는 추가 낱장들에 대한 스캔, 고전학자들이 사용할 수 있는 페이지 세트의 확장, 그리고 번역이 완료된 후 복원된 목록의 비평판(critical edition) 출간 등이 포함됩니다.

현재로서는 SLAC 실험실에서 보이는 그리스어 선들이, 고대에 만들어진 물리적 객체가 적절한 빛을 통해 바라볼 때 여전히 현대 학문을 변화시킬 수 있음을 극명하게 상기시켜 줍니다. 지셈베르그가 표현했듯이, 연구 팀은 2천 년 전 사람들이 왜, 그리고 어떻게 체계적인 과학을 시작했는지에 대한 깊은 질문에 답하기 위해 "가능한 한 많은 좌표를 복원"하려고 노력하고 있습니다.

출처

• SLAC 국립 가속기 연구소 (스탠퍼드 방사광 광원)
• 성서 박물관 (Museum of the Bible)
• 시나이 성 카타리나 수도원
• 초기 필사본 전자 도서관 (Early Manuscripts Electronic Library)