우리가 알고 있는 세상이 전부일까요

우리가 알고 있는 세상이 전부일까요?_천문학의 개요

우리가 알고 있는 세상이 전부일까요

천문학은 지구 대기권 밖의 우주 만물을 연구하는 학문입니다. 그 안에는 우리가 육안으로 볼 수 있는 태양, 달, 행성, 별과 같은 물체들을 포함합니다. 또한 천문학은 망원경이나 멀리 떨어진 은하나 작은 입자 같은 다른 도구로만 볼 수 있는 물체를 포함하고 있습니다. 심지어 암흑 물질과 암흑 에너지 같은 우리가 전혀 볼 수 없는 것들에 대한 질문들도 포함되어 있습니다.

1. 천문학에 대한 큰 생각은 무엇일까요?

우리가 밤하늘을 올려다볼 때, 우리는 패턴을 보고 그것들을 설명하고 싶어 합니다. 밤하늘을 바라보던 초기의 관찰자들은 별들의 패턴을 알아차렸습니다. 우리가 별자리라고 부르는 이 패턴들은 장소를 바꾸는 것처럼 보일 수 있지만, 모양을 바꾸지는 않습니다. 사람들은 그 별에게 이름을 지어주고 별에 대한 이야기를 했습니다. 여러분은 이 이야기들 중 일부를 신화나 점성술로 알고 있을지도 모릅니다. 점성술은 생각하기에 재미있을 수 있지만, 천문학과는 완전 다릅니다. 점성술은 과학이 아닙니다. 또한 초기 관찰자들은 하늘에서 별들 사이를 떠도는 것처럼 보이는 밝은 물체들을 발견했습니다. 고대 그리스 철학자들은 이 물체들을 [행성]이라고 불렀는데, 이것은 그리스어로 [방랑자]를 뜻합니다. 행성들은 우리의 가까운 이웃입니다. 그리고 그것들은 움직입니다. 그것들은 지구가 하는 것처럼 태양 주위를 맴돕니다.

2. 하늘은 넓고 물체들 사이의 거리는 매우 클 수 있습니다.

육안으로 볼때 별은 작은 빛의 점처럼 보이지만, 별의 크기는 일정하지 않습니다. 별은 태양처럼 거대하고 불타는 가스 덩어리입니다. 너무나도 멀리 떨어져 있기 때문에 작아 보일 뿐입니다. 우리 태양계에서 가장 가까운 별은 4광년 떨어져 있는데, 그 거리는 무려 20조 마일입니다. 별들은 마치 거대한 돔의 벽에 붙어 있는 것처럼 모두 같은 거리에 존재하는 것 같습니다. 하지만 그것 또한 우리의 환상입니다. 어떤 별들은 다른 별들보다 지구로부터 수만 광년 떨어져 있습니다. 여러분은 여러분 자신만의 북두칠성을 만듦으로써 이러한 환상을 볼 수 있습니다. 별이 얼마나 멀리 있는지 어떻게 알 수 있을까요? 한 가지 단서는 바로 별의 밝기입니다. 멀리 있는 별들은 우리가 그들에게 가까이 있었을 때보다 더 어둡게 보입니다. 하지만 별들의 밝기는 매우 다양하기 때문에 이 방법은 정확하지 않습니다. 어떤 별들은 사실 다른 별들에 비해 그리 멀리 있지 않습니다. 단지 믿을 수 없을 정도로 크고 밝을 뿐입니다. 그리고 근처에 있는 몇몇 별들은 매우 희미합니다. 사실, 태양의 가장 가까이 위치한 프록시무스센투리는 너무 희미해서 그 별을 보려면 망원경까지 동원해야 합니다. 그래서 천문학자들은 별들의 거리를 알아내기 위해 시차라는 측정방법을 사용합니다. 서로 다른 두 곳에서 가까운 별을 바라보고 그 위치를 다른 훨씬 더 멀리 있는 별들과 비교합니다.

3. 우주의 모든 것은 항상 움직이고 있습니다.

여러분은 가만히 앉아 있는 것처럼 느낄 수도 있지만, 실제로는 믿을 수 없을 정도로 빠르게 우주를 날고 있습니다. 지구가 우주선처럼 당신을 운반하고 있기 때문입니다. 지구는 회전하고 있습니다. 만약 여러분이 적도에 서 있다면, 여러분과 여러분의 발밑의 지점은 시간당 약 1,000마일의 속도로 회전하고 있을 것입니다. 하지만 지구는 또한 태양 주위를 돌면서 훨씬 더 빠르게 움직이고 있습니다. 시간당 67,000마일입니다. 그리고 태양은 우리 은하의 중심을 돌고 있습니다. 시간당 490,000마일의 속도로 말이죠. 그게 다가 아닙니다. 은하인 은하수도 시간당 872,405마일의 속도로 이동하고 있습니다. 은하 성단도 움직이고 있습니다. 그리고 우주의 다른 모든 것들도 마찬가지입니다.

4. 중력은 모든 것을 하나로 묶어 줍니다.

만약 지구가 그렇게 빠르게 움직인다면, 우리는 날아가 버릴 것입니다. 우리는 중력에게 감사해야 합니다. 중력은 우주의 모든 물체들 사이에서 끌어당기는 힘입니다. 물체의 중력은 질량, 즉 물질의 총 양에 따라 달라집니다. 물체가 더 클수록, 중력은 더 강해집니다. 두 물체가 가까이 있을수록 그 사이의 중력이 더 강하게 작용합니다. 중력은 여러분의 발을 땅 위에 두는 것이고 지구와 행성들이 떠다니는 것이 아니라 태양 주위를 공전하게 하는 것입니다. 당신이 뛰어내릴 때, 당신은 항상 지구로 떨어집니다. 올라가는 것은 반드시 내려와야 한다고 생각하겠지만 그렇지 않습니다. 물체가 올라갈 수 있고, 만약 그것이 행성의 중력으로부터 자유롭게 탈출하는 속도에 도달한다면 떨어지지 않을 수 있습니다. 그게 로켓이 작동하는 방식입니다. 로켓 엔진은 로켓을 매우 강하게 밀어서 멀리 갈 수 있을 정도로 충분히 빠르게 움직이도록 설계되었다. 우주는 중력을 벗어난 별들과 행성들로 가득 차 있습니다.

5. 우리의 눈이 볼 수 있는 것보다 더 많은 빛이 존재합니다.

빛은 전자기 방사선이라 불리는 에너지의 한 형태입니다. 우리는 사물들이 우리의 눈에 빛을 방출하거나 반사하기 때문에 보는 것입니다. 하지만 전자기 방사선에는 다양한 형태의 스펙트럼이 존재합니다. 그리고 우리의 눈은 아주 작은 부분만 탐지할 수 있습니다. 이 부분(가시광선)은 우리가 다른 색으로 인지하는 서로 다른 파장의 빛을 걸러줍니다. 피아노 건반으로 전자기 스펙트럼을 생각해 보면 가시광선은 단일 옥타브와 같습니다. 우주에 있는 물체들은 자외선, 적외선, 전자레인지, 전파를 포함한 모든 스펙트럼에서 방사선을 방출하거나 반사하고 있습니다. 이러한 보이지 않는 전자기 방사선을 보기 위해서, 극초단파 망원경과 감마선 망원경 같은 전문기기를 사용하기도 합니다.

6. 우주는 신비롭고 보이지 않는 것들을 포함하고 있습니다.

지금까지 우리는 우리의 눈과 도구를 통해 탐지할 수 있는 은하, 별, 행성과 같은 것들에 대해서 이야기해 보았습니다. 이것들을 통틀어 물질이라고 부릅니다. 하지만 우주에는 그 어떤 도구를 사용해도 감지할 수 없는 것들도 존재합니다. 바로 암흑 물질과 암흑 에너지입니다 암흑 물질은 은하처럼 빛을 발산하거나 블랙홀처럼 빛을 흡수하지 않습니다. 과학자들은 암흑물질이 일반적인 물질처럼 중력을 가지고 있기 때문이라고 추측합니다. 암흑 에너지는 물질을 밀어내는 중력에 대항하여 작용하는 신비한 압력입니다. 오늘도 과학자들은 아직도 암흑 물질과 암흑 에너지에 대해 잘 알지 못하지만 더 많은 것을 알아내기 위해 노력하고 있습니다.