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우주 배경 복사의 관측과 지속된 연구 과정 우주 배경 복사의 관측과 지속된 연구 과정 1948년 처음으로 예측이 된 이후, 약 십여 년이 지나도 우주 배경 복사를 발견할 수 없었습니다. 1960년대에 들어 미국 프린스턴 대학교의 천체 물리학자들은 마이크로 전파를 검출할 수 있는 전파 망원경을 개발하면서, 우주 배경 복사를 찾아내기 위해서 최선의 노력을 기울이고 있었습니다. 그런데 뜻밖에, 우주 배경 복사의 첫 관측은 전혀 다른 곳에서 두 사람의 과학자 팬지 아스와 윌슨에 의해서 처음 이루어졌습니다. 우주 배경 복사의 첫 관측 이들 두 사람은 1960년대 초반 미국 뉴저지주 벨 연구소에서 인공위성 통신 기술을 개발하기 위해서, 마이크로 전파 안테나를 설치하고, 신호와 잡음을 연구하고 있었습니다. 그런데 통신을 방해하는 원인 불명의 잡음이 끊임없이 ..
우주 배경 복사와 태초의 빛 우주 배경 복사와 태초의 빛 밤하늘을 채우고 있는 별들을 보면, 별들은 빛으로 우리에게 그들의 정보를 주고 있습니다. 우리는 별빛이 가득한 우주를 바라보고 있는 것입니다. 그런데 우주 공간에는 별들이 발산하는 그 찬란한 빛들 외에, 또 다른 빛들도 존재합니다. 즉, 우주 그 자체가 만들어낸 빛, 우주가 형성되던 초기 고온과 고압의 우주 상태에서 만들어진 빛, 그 태초의 빛들이 바로 그것들입니다. 태초의 빛에 대한 빅뱅 우주론의 해석 137억 년 전, 우주의 태초에 빅뱅이 있었습니다. 우주는 팽창을 시작하였고 그 직후 우주의 나이 38만 년, 우주 137억 년 역사의 가장 초기에 해당되는 어느 순간, 우주 공간에는 빛이 생겨났습니다. 초기의 뜨거운 우주 속을 떠돌아다니던 고 에너지의 빛은 우주가 점점 팽창..
빛의 특별한 성질과 빛의 속도가 유한하다는 사실 발견 배경 빛의 특별한 성질과 빛의 속도가 유한하다는 사실 발견 배경 우주에서 빛이라고 하는 것은 사실상 우주의 전부라고 해도 과언이 아닙니다. 별을 바라보는 우리는 결코 별을 만져볼 수도 없고, 직접 가서 별의 상태를 이해해볼 수도 없습니다. 다만, 별에서 오는 빛을 보고 분석해서 이해할 뿐입니다. 별과 우주가 우리에게 주는 정보는 오직 빛, 그 빛이 전부입니다. 그러므로, 광활한 우주의 특성을 정확하게 이해하기 위해서는 빛의 기본 특성을 잘 이해해야 합니다. 자연계에서 빛은 매우 특별하고, 특이한 성질들을 가지고 있습니다. 빛의 특별한 성질은 매우 다양합니다. 빛의 특별한 성질 3가지 그중에서 가장 특이한 것들로는 다음 세 가지를 제시해보겠습니다. 첫째는 빛의 속력이 유한하다는 것입니다. 즉 빛은 초속 30만 ..
빅뱅부터 태양과 지구의 형성 그리고 현재까지 빅뱅부터 태양과 지구의 형성 그리고 현재까지 우리는 누구나 밤하늘의 별을 좋아합니다. 밤하늘의 별들을 쳐다보면서 사랑을 노래하고 이야기합니다. 우리는 왜 별은 좋아할 수밖에 없을까? 단지 아름다워서? 우리의 일상을 한번 보겠습니다. 우리 모두 고향을 가고 싶어 하고 고향을 그리워하고 찾아갑니다. 왜? 고향이 그냥 좋아서? 그것은 바로 우리 고향이 바로 내가 태어나고 자란 곳, 나의 처음 추억이 오롯이 담긴 곳이기 때문입니다. 밤하늘 우주의 수많은 별들, 그 아름다운 별들은 우주의 역사 속에서 바로 우리의 고향일런지도 모릅니다. 그래서 어쩌면 우리는 언제나 별을 바라보고 그곳에 가고 싶어 하는지 모르는 것입니다. 천문학자들은 우리를 별 먼지라고 부릅니다. 그리고 생각하는 별 먼지라고 부릅니다. 왜 우리를 ..
프톨레마이오스의 천동설의 등장 프톨레마이오스의 천동설의 등장 프톨레마이오스는 이들 일월 오행성들에 대해서 먼저 오늘날 우리가 이해하고 있는 바와 똑같이, 태양을 중심으로 지구와 행성들이 공전하고 달은 지구를 중심으로 공전하는 체계를 검토해보았습니다. 그렇다면 행성들과 달, 그리고 지구의 운동 체계가 비교적 쉽게 기하학적으로 설명될 수 있다는 것을 알았습니다. 그런데, 이 경우 한 가지 심각한 관측적인 문제점이 생기게 됩니다. 즉, 지구가 태양을 중심으로 공전을 한다고 하면 밤하늘의 별들이 1년을 주기로 위치가 반복적으로 바뀌는 현상이 관측되어야 한다는 것이었습니다. 이를 연주, 1년을 주기로, 시차, 위치가 변한다라고 해서 연주 시차 효과라고 합니다. 지구가 태양 주변을 공전한다면 지구의 위치가 왔다 갔다 하기 때문에, 지구에서 바라..
우리 은하와 외부 은하 생성과 분류 우리 은하와 외부 은하 생성과 분류 우리가 속해 있는 우리 은하를 살펴보겠습니다. 한여름 밤, 하늘을 올려다보면, 하늘을 가로질러 거대하게 뻗어있는 희미한 띠를 볼 수 있습니다. 이것을 우리가 은하수라고 부르는데, 순우리말로는 미리내라고 합니다. 이 은하수가 사실 우리 은하의 모습입니다. 1600년대 초 갈릴레이는 자신이 만든 망원경으로 은하수를 보고 나서는 이러한 은하수의 희미한 빛이 무수히 많은 희미한 별들에 의한 것이라는 사실을 처음으로 알게 되었습니다. 이 은하수를 파노라마 사진으로 살펴보면, 중심부에는 불룩한 구조가 나타나고, 양쪽으로 거대한 밝은 띠가 뻗어져 나갑니다. 마치 원반과 같은 모습입니다. 원반 가운데는 별들이 보이지 않는 검은 띠 모양을 확인할 수 있습니다. 이러한 은하수의 모습은 ..
우리나라와 세계의 망원경(GMT와 KVN) 우리나라와 세계의 망원경(GMT와 KVN) 최근에는 망원경의 제작 기술이 더욱 첨단화되고 아주 비약적인 발전을 이루고 있습니다. 그래서 전 세계 천문학자들은 더 큰 지름을 갖는 초대형 망원경을 만들고자 하는 노력을 기울이고 있습니다. 그 대표적인 예가 GMT 반사 망원경, 즉 거대 마젤란 망원경입니다. 마젤란 망원경 지름 8. 4m의 반사거울 7개를 조합하여 전체 지름 25m의 주 반사거울을 갖도록 설계되어있는 반사 망원경입니다. 그런데, 이 망원경은 우리나라와 미국, 호주, 이 세 나라가 국제 공동으로 추진하고 있는 것입니다. 그리고 칠레의 라스 캄파나스 천문대에 이 망원경을 설치하려고 현재 건설 중입니다. 2021년에 첫 관측이 시작될 것으로 생각이 되고요. 이 거대 마젤란 망원경은 허블 우주망원경에..
현대우주론의 태동(허블의 법칙, 상대 우주 팽창론) 현대 우주론의 태동(허블의 법칙, 상대 우주 팽창론) 1920년대, 지금으로부터 꼭 100여 년 전, 천문학자들 사이에는 나선의 형태로 관측되는 이 이상한 성운들이 과연 우리가 있는 우리 은하 안에 들어있는 가까이 있는 작은 천체인가? 아니면 은하 밖의 또 다른 거대한 크기의 은하로서, 너무 멀리 있기 때문에 단지 우리에게 작은 천체로 관측되는 것인가? 에 대한 학문적 대 논쟁이 전개되었습니다. 이 논쟁의 중심에는 샤플리와 커티스라는 당대 최고의 두 천문학자가 있었습니다. 샤플리는, 태양이 은하의 중심으로부터 약 5만 광년 정도 떨어져 있는 것이라는 것을 확인해서 태양이 우주의 중심이 아닌 변방에 위치한다는 사실을 처음으로 확인한 것으로 유명한 천문학자입니다. 그런데, 이러한 매우 중요한 사실을 발견했던..
팽창하는 유한한 우주(허블의 법칙, 아인슈타인) 팽창하는 유한한 우주(허블의 법칙, 아인슈타인) 현대 우주론은 우주가 137억 년 전 빅뱅으로부터 시작되어서 지금까지 팽창하고 있다는 사실을 확인하고 있다고 이야기했습니다. 이러한 사실은, 우주 공간의 크기가 유한하다는 논리로 귀결이 되는 것이지요. 벌써부터 올버스의 역설에서 나오는 무한 우주의 개념이 깨지고 있습니다. 지난 강의에서 배운 바와 같이, 팽창하는 우주를 처음으로 관측적으로 처음 확인한 천문학자는 바로 허블입니다. 허블은 1920년대 당시 세계 최대의 윌슨 산 100인치 망원경을 이용해서, 처음으로 안드로메다 은하의 거리를 측정하고, 우리 은하계 밖의 외부 은하를 발견을 합니다. 그리고 안드로메다 은하를 비롯한 약 30여 개의 은하들에 대해서 거리와 운동 속력을 측정하였습니다. 그리고 이들 ..
파동의 특성을 가진 빛 파동의 특성을 가진 빛 빛은 파동의 특성을 가지고 있다고 했습니다. 내용이 조금 어려워집니다. 그러나, 간단하게 이해해 보도록 노력하겠습니다. 파동 특성은 여러분들의 머릿속에, 연못 위에 생기는 잔잔한 물결 파동을 생각하시면 되겠습니다. 빛이 파동 특성을 나타내는 현상으로는 회절, 간섭현상과 같은 것들이 있습니다. 회절은 빛이 진행 도중에 작은 틈이 생기면, 그 틈으로부터 직진하지 않고 전 방향으로 퍼져나가는 현상입니다. 마치 파도가 막힌 벽을 만나게 되면, 그 벽에 작은 구명이 있는 경우에 그 구멍에서 다시 전 방향으로 전파가 되는 현상과 같습니다. 간섭은 두 개 이상의 파동이 한 점에서 만날 때, 진폭이 서로 보강되거나 상쇄되어 밝고 어두운 무늬가 반복되어 나타나는 현상입니다. 두 개의 파도가 만나면..

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