천문학의 기본 개념 중 달과 소행성, 혜성, 망원경과 우주론

천문학의 기본 개념, 그 두번째

지난 글에서는 천문학의 기본 개념 중 천체, 우주, 은하, 별, 행성에 대해서 자세히 알아보았습니다. 우주에서 볼 수 있는 모든 물체를 아우르는 천체부터 너무나도 거대한 공간을 품고있는 우주, 우주가 진화해온 과정을 알 수 있는 은하, 흔히 작고 아름다운 존재로 생각되지만 생명체의 존재에 있어 중대한 역할을 하는 별 그리고 그 별 주위를 공전하는 행성까지 탐구해 보았습니다. 오늘은 천문학의 기본 개념을 알아보는 두 번째 시간으로 달, 소행성, 혜성, 망원경, 우주론에 대해 이해해보는 시간이 되겠습니다.

 

달과 소행성, 혜성

가장 먼저 달은 지구의 자연 위성이며 태양계에서 다섯 번째로 큰 위성입니다. 천문학에서의 달은 밤하늘에서 가장 두드러진 물체 중 하나이고 태양 다음으로 가장 밝은 물체입니다. 달은 지구의 약 4분의 1 크기이고 지름은 약 3,476km입니다. 달은 평균 384,400km의 거리에서 지구를 돌고 있으며 하나의 궤도를 완성하는 데 약 247.3일이 걸립니다. 달의 표변은 바위투성이이고 큰 분화구, 산, 계곡도 있습니다. 또한 과거 화산 활동으로 인해 발생한 크고 어두운 지역인 평원 '마리아'도 있습니다. 달에는 대기, 물, 자기장이 없는데 이는 달 표면이 우주 방사선과 유성 충돌에 노출되어 있다는 것을 의미합니다. 달은 인간 문화에서 중요한 역할을 했고 수천 년 동안 신화, 전설 그리고 과학적 탐구의 주제였습니다. 1969년과 1972년 사이에 나사에 의해 수행된 아폴로 미션 기간 동안 인간은 달 착륙에 성공했습니다.

소행성은 태양 주위를 도는 작고 바위가 많은 물체입니다. 작은 행성, 소행성 또는 작은 태양계 천체로 불리기도 합니다. 대부분의 소행성은 화성과 목성의 궤도 사이에 위치한 소행성대에서 발견됩니다. 하지만 지구 궤도를 가로지르는 지구 근접 소행성도 몇몇 존재합니다. 소행성은 크기가 다양합니다. 가장 큰 소행성인 '세레스'는 지름이 약 940km이지만 가장 작은 소행성들은 지름이 몇 m밖에 되지 않습니다. 소행성은 암석, 금속, 얼음으로 이루어져 있고 일부는 행성의 형성으로부터 남겨진 초기 태양계의 잔해로 여겨집니다. 소행성의 표면에서는 다른 물체와의 충돌에 의해 생성되는 분화구와 산과 같은 굴곡진 모습이 보이기도 합니다. 어떤 소행성은 그들 주위를 공전하는 위성을 가지고 있습니다. 어떤 소행성에는 우주선이 착륙하기도 했습니다. 2019년 일본 우주선 '하야부사2'는 소행성 '류구'에 착륙해 안전하게 샘플을 채취해 왔습니다. 소행성은 지구와 충돌할 위험성이 있습니다. 충돌의 가능성은 작지만 유사시 소행성의 방향을 전환할 수 있는 방법을 개발하기 위해 소행성을 추적하고 연구하고 있습니다.

혜성은 태양 주위를 도는 작고 차가운 물체로 얼음, 먼지, 바위 파편으로 이루어져 있습니다. 그래서 종종 '더러운 눈덩이'로 묘사되기도 합니다. 혜성은 타원형의 궤도를 형성해 태양계 밖으로 멀어질 때도 있습니다. 혜성은 해왕성 궤도 너머의 카이퍼 벨트와 오르트 구름에서 생성된 것으로 추측합니다. 혜성이 태양에 접근하면 혜성의 얼음이 증발하기 시작하고 핵에서 빠져나온 기체와 먼지가 핵 주위를 둘러쌉니다. 이 기체와 먼지를 '코마'라고 하는데, 보통 핵은 몇 km밖에 되지 않는 반면 코마는 그 보다 몇 배는 더 클 수 있습니다. 혜성이 태양에 가까워질수록 태양풍과 방사선은 혜성의 꼬리와 코마를 태양으로부터 멀리 밀어냅니다. 혜성은 수백만 km까지 뻗을 수 있는 매우 긴 꼬리를 가지고 있을 수 있고 이는 종종 지구에서도 밤하늘에서 관측됩니다. 유명한 혜성으로는 76년마다 태양계 내부로 돌아오는 핼리 혜성과 1997년에 맨눈으로 볼 수 있었던 헤일밥 혜성이 있습니다. 혜성은 2014년 추류모프-게라시멘코 혜성 표면에 탐사선을 착륙시킨 유럽 우주국의 로제타 임무 등에 의해 연구되어 왔습니다. 일부 과학자들이 혜성의 생성 초기에 우리 행성에 물과 유기 분자를 가져왔을 가능성을 제시하였기에, 혜성을 연구하는 것은 태양계의 형성과 지구 생명체의 기원에 대한 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다.

망원경과 우주론

망원경은 천문학에서 별, 은하, 행성, 성운과 같은 천체를 관찰하고 연구하는 데 사용되는 도구입니다. 망원경은 빛을 모으고 초점을 맞추는 광학 장치입니다. 멀리 떨어져 있어 맨눈으로 볼 수 없는 희미한 물체를 관측할 수 있게 합니다. 대표적인 망원경의 종류로는 굴절 망원경, 반사 망원경이 있고 이외에도 다양한 망원경이 있습니다. 굴절 망원경은 빛의 초점을 맞추기 위해 렌즈를 사용하는 반면, 반사 망원경은 렌즈와 거울을 함께 사용합니다. 망원경은 별과 은하의 특성, 움직임, 행성과 행성 대기의 구성과 구조, 그리고 천체에 의해 방출되는 방사선의 특성과 같은 천문학의 광범위한 현상을 연구하는 데 사용되고 있습니다. 망원경은 지상은 물론 우주에서도 사용할 수 있습니다. 지상 망원경은 일반적으로 대기의 난류가 적고 시야가 탁 트여있는 높은 산이나 외딴 지역에 위치해 사용합니다. 허블 우주 망원경과 같은 우주 망원경은 지구의 대기 밖에서 사용하며 대기에 의한 왜곡 없이 천체를 관찰할 수 있습니다. 망원경은 우주에 대한 우리의 이해도를 높이고 외계 행성의 존재와 우주 팽창의 발견과 같은 천문학에서 중요한 발견을 하는 데 결정적인 역할을 했습니다.

마지막으로 우주론은 우주 전체의 기원, 진화, 구조를 연구하는 천문학의 한 분야입니다. 그것은 우주의 전체적인 모양, 크기, 내용뿐만 아니라 우주의 변화를 유발하는 과정을 포함하여 우주 전체를 이해하는 학문입니다. 우주론자들은 이론적 모델, 컴퓨터 시뮬레이션, 망원경과 다른 기구들의 관측 데이터를 조합해 우주의 초기 순간부터 우주의 역사를 연구합니다. 그들은 우주의 나이, 팽창 속도, 암흑 물질과 암흑 에너지의 본질, 은하와 대규모 구조의 기원, 우주의 궁극적인 운명과 같은 우주에 대한 근본적인 질문에 답하려고 합니다. 우주론의 핵심 개념 중 하나는 빅뱅 이론입니다. 이 이론은 우주가 약 138억 년 전에 극도로 뜨겁고 밀도가 높은 상태로 시작되었고 그 이후로 팽창하고 있다고 주장합니다. 우주론자들은 초기 우주 연구와 기원, 진화 이론을 시험하기 위해 빅뱅의 잔광인 우주 마이크로파 배경 복사의 관측을 활용합니다. 우주론은 일반 상대성 이론, 입자 물리학 그리고 양자 역학을 포함한 물리학과 천체 물리학의 많은 영역을 다루는 학제 간 분야입니다. 은하, 은하단, 우주의 대규모 구조에 대한 연구와 같은 천문학의 다른 분야와도 밀접하게 연결되어 있습니다. 우주론은 우주에 대한 우리의 이해에 상당한 기여를 했고 현재도 과학에서 가장 근본적인 질문을 계속 조명하고 있습니다.