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천문학
천문학(天文學, Astronomy, Uranology)은 우주의 구조, 천체의 생성과 진화, 천체의 역학적 운동, 거리·광도·표면 온도·질량·나이 등 천체의 기본 물리량 따위를 전문적으로 연구하는 학문을 말한다. 천체학이라고도 한다.
개요[편집]
천문학 또는 천체학은 우주를 구성하는 천체들에서 일어나는 각종 자연 현상을 수학, 물리학 지식을 바탕으로 연구하는 학문을 뜻한다. 별이나 행성, 혜성, 은하와 같은 천체와, 지구 대기의 바깥쪽으로부터 비롯된 현상을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등을 연구 대상으로 한다. 역사적으로 천문학은 역법, 천문항법, 점성술까지 수많은 분야들을 포함했다. 천체의 움직임에서 가장 비중이 큰 힘은 중력이므로, 일반상대론을 많이 이용한다. 20세기에 들어와 천문학은 관측 분야와 이론 분야로 나뉘었다. 관측 천문학은 천체에 대한 자료를 얻고 물리적으로 분석하는 데 초점을 두며, 이론 천문학은 천체와 천문학적 현상들을 컴퓨터나 해석적인 방법으로 설명하는 모형을 세운다.
천문은 천체에서 일어나는 온갖 현상으로, 천문학의 준말이기도 하다. 즉, 천체(天體), 곧 일월(日月)·오성(五星)·이십팔수(二十八宿)에 관한 모든 현상(現象)을 말한다. 또는 이에 관한 학문을 가리킨다. 즉, 우주의 구조, 천체의 생성과 진화, 천체의 역학적 운동, 거리·광도·표면 온도·질량·나이 등 천체의 기본 물리량 따위를 전문적으로 연구하는 학문을 가리킨다. 천문학은 우주 전체에 관한 연구 및 우주 안에 있는 여러 천체에 관한 연구를 하는 자연과학의 한 분야를 말한다.
천문학은 인류문명이 시작되는 바빌로니아 시대부터 점성술(占星術)이나 달력의 작성과 관련을 가지고 발달되었으므로 자연과학 가운데 가장 일찍 시작된 학문이다. 또, 천체의 관측으로 지구 위에서의 위치가 알려지는 원리는 항해하는 데 이용되어 이런 목적으로 천문학은 크게 발달되어 17세기에 망원경이 발명된 후 프랑스의 파리천문대, 영국의 그리니치천문대 등의 큰 천문대가 창설되었다. 이처럼 천문학은 실용적인 필요성에서 발달했다고 볼 수 있으며, 천문학을 시간과 공간 위치에 관한 가장 기본적인 관측을 하는 학문이라고 말하는 것도 이 때문이다. 한편 천문학의 지식은 G.갈릴레이, I.뉴턴의 손을 거쳐 물리학이 태어나는 기틀을 마련하였다.
천문학을 연구대상에 따라 여러 분야로 나누어 보면, 우주의 구조·기원·진화 등을 다루는 우주론(宇宙論), 천체 대기의 성분·구조·내부구조·에너지원(源)·진화 등을 연구하는 천체물리학, 천체의 위치를 측정하여 측지학(測地學)의 연구를 하는 위치천문학, 천체의 운동을 다루는 천체역학(天體力學) 등이 있다. 이들은 주로 천체에서 오는 빛을 관측하는 것으로 광학천문학(光學天文學)으로 통칭되는데, 제2차 세계대전 후에 발달된 전파의 관측기술을 이용한 전파천문학(電波天文學), 천체가 내는 적외선(赤外線)·자외선(紫外線)·X선·Y선 등을 관측하는 분야도 최근에 로켓이나 인공위성(人工衛星)에 의하여 실현되고 있다.[1][2][3][4]
어원과 용어[편집]
천문학의 영어 낱말 astronomy은 별을 의미하는 그리스어 astron (ἄστρον)과 법칙, 문화를 뜻하는 nomos (νόμος)에서 유래했는데, 문자 그대로 "별의 법칙"(또는 별의 문화)를 의미한다. 천문학은 점성술학(인간의 사건이 천체의 위치와 연관이 있다고 주장하는 믿음 체계)와 혼동되어서는 안된다. 두 분야가 공통된 근원을 공유함에도 불구하고, 그들은 이제 완전히 구별된다.
천문학과 천체물리학
일반적으로 천문학(astronomy)과 천체물리학(astrophysics)은 같은 의미로 쓰인다. 엄밀한 사전적 의미에 따르면, 천문학은 "지구 대기 밖의 물체들의 물리·화학적 성질을 연구하는 학문"이며 천체물리학은 "천문학의 한 분야로서 천체 및 천문현상의 물리적, 운동학적 특성을 연구하는 분야"이다. 한편, 천문학 개론서인 "물리적인 우주(The Physical Universe)"에서처럼 "천문학"은 우주·천체·천문현상을 정성적으로 기술하는 분야를, "천체물리학"은 이러한 대상을 보다 물리적으로 이해하는데 중점을 두는 분야를 의미하는데 쓰이기도 한다. 그러나 측성학 같이 전통적인 천문학에 가까운 분야도 있는 반면, 대부분의 현대 천문학 연구는 물리와 관련된 주제를 다루므로, 천문학은 실제로는 천체 물리학으로 불릴 수 있다. 여러 대학이나 연구소는 주로 역사적인 이유나, 구성원들의 가지고 있는 학위 등에 따라서 종종 천문학과나 천체물리학과라는 용어를 사용한다. 예를 들어 천문학과가 역사적으로 물리학과와 같이 붙어 있었다면, 주로 천체물리학이라는 용어가 주로 사용된다. 저명한 천문학 저널로는 유럽의 천문학과 천체물리학(Astronomy and Astrophysics)과 미국의 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal), 천문학 저널(The Astronomical Journal)이 있다.[4]
분류[편집]
전통적인 자연과학의 분류법에 의하면 물리학, 화학, 지구과학과 함께 물상 과학(Physical Science), 화학, 지구과학, 생물학과 함께 현상과학으로 분류된다. 현상과학의 의미에 대해서는 이 글로 이동할 것. 한편, 최근에는 학제 간 연구와 같은 융합적 성격의 연구에서 도래하는 우주생물학, 행성과학(Planetary Science) 등의 등장으로, 해당되는 분야는 우주 과학(Space Science)이라는 보다 범용적인 학문 분류로 모여들고 있는 추세이다. 이는 근지구에서부터 우주론의 영역까지 우주를 대상으로 하는 모든 영역에 대해 물리학, 화학, 생물학 등 다양한 연구 방법론을 접목시키는 것으로, 이에 따라 우주과학의 범주 내에 항공우주공학을 또한 포함시키는 방대한 영역으로의 저변 확대로 볼 수 있다.
넓은 의미의 천문학은 지구를 포함해서 이 우주의 모든 사물과 현상을 관측하고 설명하는 학문이라고 할 수 있다. 역사적으로 천문학에 대해 Astronomy, Astrology 등의 여러 이름이 존재해왔는데, 본래 전근대 사회에서 점성술과 천문학은 굉장히 밀접하게 연관되어 연구되어 왔다. 천문학자들이 점성술을 겸하는 경우가 굉장히 많아서 프톨레마이오스나 티코 브라헤, 요하네스 케플러 같이 저명한 천문학자들은 점성술사이기도 하였다. 하지만 근대과학이 점점 발전하게 되고 천문학이 합리성과 이성을 갖추기 시작하면서 천문학과 점성술은 완전히 분리되었고 Astronomy는 천문학을, Astrology는 점성술을 뜻하게 된다.[5]
현황[편집]
전통적 천문학이 관측을 바탕으로 한 현상과학적 성격이 강했다면, 현대의 천문학은 보편적 이론 체계라고 할 수 있는 물리학 이론을 이용하는 연구가 주를 이루고 있다. 가령 우주의 기본 구성단위 중에 하나인 별(항성)의 생성과 진화를 논리(logic)적으로 이해하려면 핵물리학 지식이 필요하고, 우주의 생성과 진화를 이해하기 위해서는 일반상대론에 대한 지식이 필요하다. 이처럼 현대 천문학은 천체(astro)의 관측적 데이터를 논리(logy)적으로 설명하고, 아직 알려지지 않은 천문 현상을 물리학 이론을 이용하여 예측하는 천체물리학이 핵심적 위치를 차지하고 있으므로, 적어도 현대 천문학은 Astrology(astro+logy)로 불러야 현실과 맞을지도 모른다. 그리고 Astrophysics이라는 용어가 어쩌면 진정한 Astrology라고 할 수 있을지도 모른다. 그러나 천문학의 역사가 오래된 만큼 Astrology라는 용어는 점성술에 양보하였고, 현재 천문학은 보통 Astronomy라고 불린다.
현재 천문학계에서는 외부 행성계(exoplanets)에 대한 연구가 활발해지고, 태양계 내의 생명체 탐사 역시 활발하게 진행되고 있으며, 이 진행의 선상에 Astrobiology, 즉 우주생물학과 같은 신규 학문들이 등장하는 추세이다. 미국에서는 캘리포니아 공과대학교(Caltech)처럼 이미 천문학(및 천체물리학, Astronomy & Astrophysics)과 행성과학(Planetary Sceince)이 분리되어 다른 학과로 개설된 곳이 있을 정도로 행성과학 분야가 점점 성장하고 있다.[5]
중요성[편집]
천문학은 자연과학의 여러 학문 분야 중 가장 오래되었고 유서가 깊은 학문으로서, 그만큼의 방대한 스케일을 자랑한다. 바로 위에 설명되어 있는 대로 전문적인 천문학자가 되려면 높은 물리학, 수학 지식이 필요한 학문이다. 아직도 각 대학들의 천문학과 신입생들의 입학동기 중 '별이 예뻐서'가 적지 않은 비중을 차지하는 것을 보면 일반인의 인식이 어느 정도인지 가늠할 수 있을 것이다. 후술하겠지만 실상은 천문학과 학생들이 학부과정중 망원경을 만져보는 횟수로나 시간으로나 손가락에 꼽을 수 있을 정도. 관련 서적을 찾아보면 대학교수가 취미로 천체관측을 하는 사람들(아마추어 천문학자)을 위해 펴낸 책들이 있는데 이거 천문학 전공과 학생들도 어려워한다.
천문/우주과학 분야는 국가의 기초과학 수준을 보여주는 중요한 척도다. 하지만 한국이건 외국이건 천문학과가 설치되어 있는 학교는 매우 드물고, 학과 정원도 매우 적은 편이어서, 전공자 자체가 극히 적다. 전 세계적으로 보아도 천문학 전공자 수는 물리학, 화학 등 다른 자연과학에 비해 소규모다. 어느 정도냐면 다른 학과는 서울권에서도 보기가 아주 힘든 교수진을 거점국립대학교에서 만날 수 있는 정도다.[5]
역사[편집]
고대부터 천문학은 인류에게 있어 생존에 필수적인 학문이었기 때문에, 그 역사는 매우 긴 편이다. 자연과학 학문들 중에서 천문학만큼의 긴 역사를 가진 학문은 고대 그리스 때부터 연구가 진행되었던 물리학 정도밖에 없으며, 이 물리학 마저도 천문학의 방대한 역사에는 한 수 접고 갈 수준이다.
망원경 없이 맨눈으로 하늘을 바라봐야 했던 고대에도 천문학은 최첨단 학문이었기 때문에 당시 천문학자들이 가지고 있던 최첨단 수학을 사용해서 해와 달과 별의 움직임을 계산했다. 정교한 달력을 만드는데는 천문학 지식이 필수였으며, 달력의 완성도는 여러 산업에 큰 영향을 끼쳤기 때문이다. 또한 일식, 월식, 혜성 같이 하늘에서 일어나는 자연현상은 국가적 이변의 전조로 여겨졌는데, 천문학자들은 이러한 현상을 예측할 수 있었기 때문에 자신의 권위를 세우려는 지배자들에게 매우 유용한 존재였다. 물론 예측이 틀리면 직업을 잃는 경우가 대다수였으며, 심하면 참수형을 당하기도 했다.
고대 문명에서 천문학은 문명 발달의 테크트리의 중요한 지점이라 할 수 있다. 상당한 수준의 수학이 밑바탕에 깔려 있어야 하며, 당장은 내놓는 거 없이 하늘만 줄창 쳐다봐야 하는 천문학자를 기를만한 생산력이 갖추어져 있어야 하기 때문이다. 그리고 일단 테크를 올리는데 성공하면 많은 분야에 시너지를 가져오게 된다. 일단 달력이 만들어지려면 천문학이 필수적이고, 고전 물리학의 시작이자 지금도 중요한 뉴턴의 운동법칙과 만유인력 개념이 케플러의 법칙을 이론적으로 설명하려는 시도이기도 했다.
천인상관설로 인해 점성술이 파생되어 나왔기 때문에 고대의 천문학자는 반 쯤 점성술사였다. 고대인들은 하늘이라는 공간에 신이 살고 있다고 믿었고 이 신들이 별과 행성 등, 천체의 움직임을 통해 자신들의 뜻을 나타낸다고 생각했기 때문에, 천체의 움직임을 분석하고 예측하면 그것을 통해 신의 뜻을 읽을 수 있고 나아가 미래를 예측하는 것도 가능하다고 믿었다. 결국 천문학은 미래를 예언하기 위해 천체의 움직임을 분석하는 것에서 시작했다고 해도 과언이 아니다.
당장 눈에 띄는 결과물이 나오지 않는 천문학을 권력자들이 중요하게 여긴 이유도 바로 천체관측을 통해 국가의 운세와 길흉화복, 나아가 계절과 날씨의 변화 등 미래를 예언함으로써 자신들의 권위를 세울 수 있었기 때문이다. 이를 두고 케플러는 "점성술이라는 딸이 먹을 것을 벌어다주지 않았다면 어머니인 천문학은 굶어죽었을 것이다" 라고 말하기도 하였다.
조선에서는 천문관들이 부업으로 점술책을 인쇄해서 팔기도 했고, 매년 재판을 찍어대서 꽤나 많은 수익을 올렸으며 이걸로 관청을 운영할 정도였다. 하지만 그렇다고 천문학하는 사람한테 별점을 묻지는 말아야 한다. 천문학과 학생이나 천문학자들이 가장 질려하는 것 중 하나가 천문학자라고 하니까 별점 묻는 사람들이다. 하소연을 들어보면 은근히 혼동하는 작자들이 많다고. 점성술과 겸용한 건 옛날 이야기지 지금 이야기가 아니다.
2009년은 갈릴레오 갈릴레이가 망원경으로 밤하늘 쳐다본지 400년, 인간이 달에 발자국을 찍은지 40년째 되는 해라서 유네스코와 국제천문연맹에서는 2009년을 '세계 천문의 해 (International Year of Astronomy, IYA)'로 지정했다. 전 세계 각지에서 관련 행사가 끊임없이 개최되었다. 심지어 일본에서는 관련 애니메이션도 하나 만들었지만 대한민국에서는 관심이 있는 사람을 제외하고는 세간에는 별로 알려지지 않은 듯하다. 대한민국에서는 피날레 행사로 올림픽공원에서 별 축제 망원경 400대 행사를 했었다. 한 자리에 가장 많은 천체망원경이 모인 행사로 기네스북에 도전하는 행사였는데 약 200대가량이 모였다.[5]
분야[편집]
천문학 관련 진출 분야는 다양해서 관련 연구소(한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 고등과학원, 대학부설 연구소, 해외 관련 연구소 등), 각종 천문대, 대학 및 중등 교원, 컴퓨터 및 전자전기 관련 기업 등에 취업할 수 있으며, 전공자들 중에는 천문학이 좋아서 입학한 덕후들이 많고, 취향을 타는 학문의 특성상 전공분야와 연계된 직업 쪽 취업률이 높다. 그런 이유로 대학원 진학률도 높다. 또 물리학을 복수전공하는 경우가 많기 때문에, 그 경우는 물리학 전공자의 진출 분야로도 갈 수 있다. 특히 천문학자들은 학력은 학사, 또는 학석박 모두 서류상 물리학과 출신인 경우도 흔한데, 이런 경우도 학교들이 직접 천문학과를 운영하지 않고 천문학자를 물리학과에 고용해서 한집살이를 하다보니 서류상으로는 '물리학과'라는 간판으로 남는 것이다.
참고로 막상 천문학자라고 부를 수 있게 되는 직위를 가지게 되어도 하는 일은 컴퓨터 모니터를 보면서 키보드와 마우스를 누르는 일이 대다수다. 별을 볼 것 같지만 사실 별 볼 일이 없다. 말장난이 아니라 진짜로 없다. 게다가 실제로 별을 보는 일도 학부 수업에서 맛보기로 별 한번 봐서 관측사진 찍어봐라 같은, 아마추어 천문학 분위기 수업에서나 주로 하지 박사과정 이상이 되면 직접 관측하기보다는 남이 찍어온 자료들을 보는 일이 더 많다. 애당초 천문학은 고대로부터 관측 그 자체보다는 관측된 자료를 수학, 물리학적으로 해석하는 것이 훨씬 더 많이 이루어지는 학문이다. 물론 천체관측에 대해 연구하는 사람의 경우엔 예외. 당연히 천체관측에 대해 도움을 줘야 하기 때문에 관측해야 할 수밖에 없다. 천문학자가 의자에 앉아서 연구할 수 있는 것도 천체관측의 발달 덕분이다.[5]
관측천문학[편집]
천문학에서의 모든 정보는 주로 천체로부터의 가시광 영역의 빛, 또는 일반적으로 다른 파장대의 전자기파를 감지하고 분석함으로써 얻어진다. 관측천문학은 전자기파의 파장대별로 나눌 수 있다. 지상에서 관측이 가능한 파장대의 빛도 있지만 어떤 영역대는 높은 고도의 지역에서나 또는 우주에서만 가능하다.
전파천문학
전파천문학은 약 1mm보다 긴 파장대의 전자기파를 연구하는 분야이다. 전파천문학은 관측천문학의 다른 분야와는 달리 관측된 전파를 개개의 광자로 다루기보다는 파동으로 다룬다. 그러므로 짧은 파장 영역의 전자기파와 달리, 전파의 세기(amplitude)뿐만아나라 위상(phase)을 측정하는 데 상대적으로 수월하다. 어떤 전파는 열적 발산의 형태로 천체에 의해 생성되기도 하지만, 지구상에서 관측 가능한 대부분의 전파는 싱크로트론 복사의 형태이다. (싱크로트론 복사는 전자가 자기장 주변에서 진동할 때 생성된다.
적외선천문학
적외선천문학은 적외선 영역대(가시광의 붉은색 빛보다 파장이 긴 대역)의 빛을 감지하고 분석하는 분야이다. 근적외선(1-3μm)을 제외하고는, 적외선 영역의 빛은 대기에 의해 대부분 흡수되고, 지구대기 또한 많은 양의 적외선을 내뿜는다. 그 결과, 적외선 관측은 높은 고도의 건조한 곳에 위치한 천문대, 또는 우주에서 이루어지고 있다. 적외선을 이용하면 행성이나 원시 행성 원반같이 온도가 매우 낮아서 가시광선을 거의 내지 않는 천체들을 관측할 수 있다. 파장이 긴 적외선은 가시광선을 쉽게 가로막는 성간먼지를 투과할 수 있으므로 우리은하의 중심부와 분자구름 깊은 곳에서 형성되고 있는 젊은 별들을 연구하는데 유용하다. 어떤 분자들은 적외선에서 특히 강한 방출선을 내는데, 이를 이용하여 성간물질의 화학을 연구할 수 있다. 예를 들면, 적외선 분광학으로 혜성에 존재하는 물분자를 검출하기도 한다.
광학천문학
광학천문학(가시광선 천문학)은 역사적으로 가장 오래된 천문학 분야이다. 오랫동안 광학 영상은 손으로 그려져 기록되었으며, 19세기 후반과 20세기에는 사진이나 건판을 주로 이용하였다. 현재는 디지털 검출기, 특히 CCD 카메라(빛을 전하로 변화시켜 이미지를 얻어내는 기기)를 사용하고 있다. 가시광영역은 400 나노미터에서 700 나노미터로, 근자외선(400나노미터에 가까운 자외선 영역)과 근적외선(1μm에 가까운 적외선영역)의 관측에도 같은 기기를 사용하기도 한다.
자외선천문학
자외선천문학은 10 나노미터에서 320 나노미터 영역대의 자외선 파장을 관측하는 천문학이다. 이 파장대의 빛은 지구대기에 의해 흡수되기 때문에 자외선천문대는 지구대기층이 얇은 높은 고도, 또는 우주에 세워져야 한다. 자외선천문학은 뜨겁고 파란 별들로부터 나오는 열복사와 방출선들을 연구하는데 가장 적합한 분야이다. 우리은하 밖의 다른 은하에 위치한 푸른 별들은 몇몇 자외선관측의 주요 관측대상이 되어 왔다. 자외선영역의 또다른 관측대상으로는 행성상 성운, 초신성 잔해, 활동은하핵 등이 있다. 그러나, 자외선은 성간 먼지에 의해 쉽게 흡수되기 때문에 자외선 관측은 소광(extinction)을 정확히 보정해 주어야 한다.
X-선 천문학
X-선 천문학은 엑스선 파장대의 빛을 내는 천체를 연구하는 학문이다. 전형적으로 X-선은 매우 뜨거운 천체들로부터 싱크로트론 복사, 제동복사(bremsstrahlung radiation), 그리고 흑체복사(blackbody radiation)의 형태로 방출된다. X-선은 지구대기에 의해 흡수되기 때문에, 높은 고도로 띄우는 풍선, 로켓, 비행선을 이용하거나 우주망원경 형태로 관측이 이루어지고 있다. 잘 알려진 X-선 천체로는 엑스선 이중성, 펄사, 초신성 잔해, 타원은하, 은하단, 활동은하핵 등이 있다.
감마선천문학
감마선천문학은 가장 짧은 전자기 파장대의 천체를 연구하는 천문학 분야이다. 감마선은 콤프턴 감마선 천문대(Compton Gamma Ray Observatory)와 같이 인공위성에 의해, 또는 대기 체렌코프 망원경(atmospheric Cherenkov telescopes)이라 불리는 특화된 망원경을 사용하여 관측된다. 체렌코프 망원경은 감마선을 직접적으로 검출하진 않지만, 감마선이 지구대기에 의해 흡수되었을 때 생성되는 가시광 영역의 반짝임(체렌코프 복사)을 감지한다. 대부분의 감마선을 내뿜는 천체는 감마선 폭발이다. 감마선 폭발은 짧은 시간 동안 강한 감마선을 방출하고 금방 어두워지는 천체이다. 그 외에 감마선을 내뿜는 천체로는 펄사, 중성자별, 활동은하핵이 있다.
전자기파 이외의 천문학
전자기파(빛)이외에도 중성미자, 중력파 등을 이용하여 우주에서 일어나는 현상을 관측할 수 있다. 또한 탐사선을 이용하여 달이나 혜성 같은 지구 밖의 천체에서 직접 시료를 채취하기도 한다. 뉴트리노는 주로 태양 내부나 초신성 폭발에서 만들어지며, 고에너지 입자인 우주선(Cosmic ray)이 차례로 붕괴하거나 대기의 입자와 반응하면서 만들어지기도 한다. 이러한 뉴트리노는 물질과 거의 반응하지 않으므로, 지하시설에 위치한 커다란 용기에 많은 양의 물과 얼음을 채워 놓고 이들이 뉴트리노와 아주 가끔 반응할 때 나오는 미세한 빛을 검출하는 방식으로 관측을 한다. 이러한 뉴트리노 검출기로는 SAGE, GALLEX, Kamioka II/III같은 특별한 지하 시설이 있다.
중력파 천문학은 새롭게 발생한 천문학의 분야로서, 블랙홀, 중성자별 등으로 구성된 쌍성들이 내는 것 같은 중력파를 검출하는 것을 목적으로 하고 있다. 현재까지 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO) 같은 관측소가 만들어졌고, 2016년 중력파 검출에 성공함으로써 아인슈타인의 상대성 이론의 강력한 증거가 되었다. 행성과학자들은 직접적인 관측을 위해, 우주탐사선을 행성에 보내거나 시료를 채취해서 돌아오는 방식을 이용하기도 한다. 예를 들어, 탐사선이 행성을 지나쳐 가면서 사진을 찍거나, 행성표면에 직접 착륙해서 실험을 수행하기도 하고, 표면에 탐사선을 충돌시키고 이 때 발생하는 물질들을 원거리에서 관측하기도 한다.
측성학과 천체역학
측성학(astrometry)는 천문학뿐만 아니라 자연과학에서 가장 오래된 분야 중의 하나로써, 천체의 위치를 측정하는 학문분야이다. 역사적으로 해, 달, 행성, 별들의 위치를 정확히 아는 것은 항해나 달력을 만드는데 필수적이었기 때문이다. 측성학은 행성의 위치를 매우 정확하게 측정함으로써 중력의 섭동에 관해 잘 이해할 수 있도록 기여했으며, 이는 행성들의 위치를 정확하게 예측할 수 있는 천체역학(Celestial mechanics)의 발전으로 이어졌다. 최근에는 근지구천체를 추적함으로써 이러한 혜성이나 소행성들이 지구와 충돌하거나 비껴가는 위험한 경우를 예측하는 중요한 역할을 하고 있다. 가까운 별들의 연주시차를 측정하여 별까지의 거리를 구하는 것은 우주의 크기를 가까운 곳부터 먼 곳까지 차근차근 정립해나가는 소위 우주 거리 사다리를 구성하는가가 되는 일이다. 또한 가까운 별까지의 거리를 재는 일은 별의 절대 광도 같은 물리량을 정확히 잴 수 있으므로 매우 중요하다. 별들의 시선속도를 재는 것과 함께 고유운동을 재면 별들의 3차원적인 운동을 알 수 있고, 이를 통해 우리은하 내의 천체들이 어떻게 움직이는 지를 연구할 수 있다. 1990년대부터는 별의 궤도가 예상과는 달리 약간 흔들거리는 현상(stellar wobble)을 정확하게 측정해서 이러한 별의 주위를 공전하고 있는 외계행성을 찾는 방법이 널리 이용되고 있다.[4]
이론천문학[편집]
이론 천문학자들은 천체나 천문현상을 이해하기 위해 해석적인 모형이나 컴퓨터를 이용한 수치 모형 같은 방법을 이용한다. 이러한 방법들은 각각 장점이 있다. 해석적인 모형은 –다시 말해 어떤 문제를 수식으로 서술하는 방법- 어떤 현상에 대하여 보다 직접적인 통찰력을 제공하며, 수치적인 모형은 매우 복잡한 현상을 몇 가지 기본 물리 법칙으로부터 계산해 냄으로써 어떤 현상이 존재할 수 있는지 등을 이해하는 데 도움이 된다.
이론 천문학자들은 모형을 만들고, 그 모형이 옳다면 어떤 결과를 가져올 지를 연구한다. 이를 바탕으로 관측자들은 여러 이론들 중 어느 것이 옳은 것인지를 가려줄 관측 자료들을 모으거나 실험을 계획하게 된다. 새로운 관측 자료가 얻어지면, 이론 천문학자들은 이 관측 결과를 설명할 수 있게 꾸준히 모형을 바꾸고 발전 시킨다. 만약 자신의 이론이 새롭게 얻어진 관측 자료와 양립할 수 없는 경우에는, 그 관측 결과를 맞출 수 있게 모형을 약간 수정할 수 있지만, 만약 이론이 아주 많은 관측 자료와 모순된다면, 그 모형은 폐기되기도 한다.
이론천문학의 주제로는 천체 역학, 별의 진화, 은하의 형성과 진화, 우주 거대구조, 우주선의 기원, 일반 상대론, 물리우주론 등이 있다. 이렇게 다양한 현상들을 설명하기 위해 이론 천문학은 다양한 물리법칙·이론들을 적용한다. 예를 들어 천문학에서 상대론은 중력이 중요한 역할을 하는 우주 거대 구조를 연구하는 기본적인 틀을 제공하며, 중력파와 블랙홀등을 연구하는 데 바탕이 된다. 현대 이론 천문학은 급팽창 이론, 암흑 물질, 그리고 기본적인 물리법칙들을 바탕으로 하여 ΛCDM 모형을 정립하였고, 이는 현재 천문학자들 사이에서 널리 받아들여지고 있다. 한편 암흑물질과 암흑에너지는 현대 천문학에서 가장 주목 받고 있는 주제이다. 다음은 이론 천문학에서 어떤 물리 법칙을 바탕으로, 어떤 실험·관측 결과에 기반하여, 이론적인 모형을 만들고, 이로써 어떠한 현상을 설명 또는 예측할 수 있는 지를 보여주는 예이다.[4]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈천문학〉, 《네이버 국어사전》
- 〈천문〉, 《네이버 국어사전》
- 〈천문〉, 《한국고전용어사전》
- 〈천문〉, 《위키백과》
- 〈천문학〉, 《두산백과》
- 〈천문학〉, 《위키백과》
- 〈천문학〉, 《나무위키》
같이 보기[편집]
