스페이스 오페라

▼ 인류의 희망, 우주

2019년에 시작된 코로나바이러스는 변종을 거듭하며 여전히 사라지지 않고 인류를 위협하고 있다. 하지만 그 와중에도 사소한 희망은 새록새록 생겨났고, 이제 엔데믹을 조심스레 기대하고 있다. 희망을 찾으려는 인류에게 용기를 준 것은 어쩌면 눈만 들면 쉽게 볼 수 있는 하늘이었는지도 모른다. 하늘은 언제나 그 자리에서 오랜 세월 희망의 상징처럼 있었기 때문이다.

하늘을 보고, 관찰하는 일은 수천 년 동안 인류에게 중요한 일이었다. 2021년 크리스마스에 천문학계에는 큰 사건이 있었다. 바로 제임스 웹 우주망원경이 발사되어 우주를 좀 더 섬세하게 볼 수 있게 된 것이다. 바이러스에 지친 지구인에게 미지의 세계인 우주를 보는 건 마치 선물 같았다.

▼ 과학, 우주를 들여다보다

아는 만큼 보인다는 말이 있다. 어떤 대상에 대해서 알고 있으면 그 대상에 대해서 무엇을 보아야 할지 알고 있기 때문에 그 대상을 잘 살펴볼 수 있다는 말이다. 하지만 천문학은 반대로 보이는 만큼 안다고 할 수 있다. 그래서 인류는 끊임없이 우주를 보려고 노력해왔다.

우주를 보려면 두 가지 방법이 있다. 지구에서 살펴보거나 직접 우주를 방문하는 것이다. 두 가지 모두 과학적 결과치가 없으면 불가능한 일이다. 그래서 인류는 우주를 볼 수 있도록 망원경의 크기를 계속 키워왔다. 지구에서 우주를 볼 수 있는 광학 망원경은 약 35년에 2배 정도씩 커졌다. 앞으로 2030년대가 되면 30m급 망원경이 만들어질 예정이다. 우주로 보내지는 망원경 역시 기술이 축적되면서 점점 선명하고 상세한 우주의 모습을 담을 수 있게 되었다.

▼ 태곳적부터 품어온 의문에 해답을 찾는 천문학

천문학은 인간이 궁극적으로 품어온 질문인 ‘지금’이 언제이며, ‘나는 어디에 있는지’를 알려주는 유일한 학문이라고 할 수 있다. 천문학으로 유명한 미국 칼텍의 시조이자 팔로마천문대를 건설한 천문학자 조지 엘러리 헤일은 ‘천문학자가 앞으로 무엇을 밝혀낼지 지금 말할 수 있다면, 그런 것들은 별로 중요한 발견에 속하지 않는다’고 말했다. 펜지아스와 윌슨이 하늘 전체에서 오는 전파 잡음을 제거하려고 망원경에 올라가 비둘기 배설물을 치웠을 때 그들이 빅뱅 이론의 결정적 증거를 발견해 우주와 인간의 기원을 말해 줄 것이라고는 누구도 상상하지 못했다.

지은이 : 임명신

서울대학교 물리학과를 졸업하고 미국 존스홉킨스대학교 천체물리학 박사를 받았다. 허블 우주망원경으로 유명한 우주망원경 연구소 및 릭천문대 박사후연구원과 미국 캘리포니아 공과대학 선임연구원을 지냈다. 현재 서울대학교 물리천문학부 교수로 재직 중이다.

지은이 : 심채경

경희대학교 우주탐사학과에서 박사를 받았다. 동 대학교에서 박사후연구원, 학술연구 교수로 지냈으며. 현재 한국천문연구원 선임연구원으로 재직 중이다.

지은이 : 권우진

서울대학교 지구과학교육과(이학사)를 졸업하고, 동 대학교 천문학과에서 이학석사를 받았다. 미국 일리노이주립대학교 천문학과에서 이학박사를 받았고, 동 대학교 CARMA 박사후연구원, 네덜란드 우주연구소(SRON) 박사후연구원을 지냈다. 한국천문연구원 책임연구원 및 과학기술연합대학원대학교 부교수를 역임했으며, 현재 서울대학교 지구과학교육과 조교수로 재직 중이다. 닫기

지은이 : 조중현

연세대학교 천문기상학과를 졸업하고, 동 대학교에서 석사를 받았다. 미국 어번대학교 항공우주공학과에서 박사를 받았고, 동 대학교에서 교직원으로 일했다. 현재 한국천문연구원에 재직 중이다.

지은이 : 김용철

연세대학교 천문학과를 졸업하고, 미국 예일대학교 천체물리학에서 박사를 받았다. 동 대학교 태양-우주연구소 박사후연 구원을 지냈으며, 연세대학교 자외선우주망원경 연구단 연구 교수를 역임했다. 현재 연세대학교 천문우주학과 교수로 재직 중이다. 닫기

지은이 : 윤성철, 정애리,?신지혜, 이명현, 이유경, 이석영

윤성철

서울대학교 천문학과를 졸업하고, 동 대학교에서 석사를 받았다. 네덜란드 위트레흐트대학교 천체물리학에서 박사를 받았으며, 암스테르담대학교와 미국 캘리포니아주립대학교 에서 박사후연구원을 지냈다. 독일 본대학교 스태프연구원을 지냈으며, 현재 서울대학교 물리천문학부 교수로 재직 중이다.

정애리

연세대학교 천문학과를 졸업하고, 동 대학교에서 석사를 받았다. 미국 컬럼비아대학교에서 천문학 박사를 받았고, 미 전파천문대 Jansky 펠로와 하버드-스미소니언 SMA 펠로 그리고 포스코 사이언스 신진교수 펠로를 지냈다. 현재 연세대학교 천문우주학과 교수로 재직 중이다.

신지혜

경희대학교 천문학과를 졸업하고, 동 대학교에서 박사를 받았다. KIAA 펠로와 고등과학원 물리학부 박사후연구원을 역임했다. 현재 한국천문연구원 은하진화연구그룹 선임연구원으로 재직 중이다.

이명현

네덜란드 흐로닝언대학교 천문학과에서 박사를 받았다. 세티 코리아 대표를 맡고 있다. 현재 천문학자이자 갈다의 대표로 있다.

이유경

서울대학교 자연과학대학 생물학과를 졸업했고, 동 대학교에서 이학박사를 받았다. 극지연구소 선임·책임연구원, 지속가능한 북극 관측 네트워크 이사, 북극이사회산하, 북극모니터링 평가프로그램 한국 대표, 국제영구동토층협회 한국 대표로 있으며, 현재 극지연구소에서 북극 생태계를 연구하고 있다.

이석영

연세대학교 천문학과를 졸업하고, 미국 예일대학교에서 천체 물리학 박사를 받았다. 미국 항공우주국 NASA 박사후연구원을 지냈으며, 영국 옥스퍼드대학교 물리학과 교수를 역임했다. 현재 연세대학교 천문우주학과 교수로 재직 중이다.

머리말 004

LECTURE 01 보이는 만큼 안다

우주를 관측하는 첫 번째 방법, 안시관측 / 016 망원경으로 보게 된 우주 / 018 대형 망원경의 등장 / 022 다파장 천문학 / 024 보이는 만큼 알 수 있는 우주 / 027 우주를 보는 새로운 창, 다중신호 천문학 / 031 천문학이 밝혀준 것은 무엇일까? / 034

Q&A / 037

LECTURE 02 태양계의 기원과 탐사

우주 탄생의 신비를 품은 소행성 / 042 달의 탄생 / 046 태양계 탐사선 / 047 인류의 우주 탐사 / 050 대한민국, 우주 탐사에 동참하다 / 052 새로워진 태양계 탐사 / 054

Q&A / 059

LECTURE 03 외계행성: 태양계 너머의 세상

외계행성을 찾아내는 시선속도 측정법 / 064 두 번째 방법, 성면횡단 관측법 / 069 세 번째 방법, 미세중력렌즈 / 074 네 번째 방법, 직접 촬영법 / 075 현재까지 확인된 외계행성 / 077 외계행성의 과거 / 079

Q&A / 083

LECTURE 04 지구멸망 시나리오

다양한 지구멸망 시나리오 / 089 우주 위험 / 090 지구에 떨어진 우주 운석 / 093 지구를 지켜라 / 096 우리나라는 어떻게 대응하고 있는가 / 100 우주환경 감시기관은 무슨 일을 하나 / 102

Q&A / 105

LECTURE 05 별, 그 위대한 삶의 이야기

별 빛에 숨겨진 비밀 / 110 별의 색깔과 밝기가 알려주는 비밀 / 113 별은 어떻게 빛을 내는가 / 118 별의 특성 정리하기 / 122 별의 탄생, 성장 그리고 죽음 / 125

Q&A / 130

LECTURE 06 무거운 별: 초신성, 중성자별, 블랙홀의 모체

무거운 별의 정의와 성질 / 134 무거운 별과 은하의 성질 / 139 무거운 별의 진화 / 142 초신성 폭발 / 148 감마선 폭발체 / 152 무거운 별의 다양한 진화 경로 / 153 무거운 별과 원소의 기원 / 155

Q&A / 158

LECTURE 07 은하해부학

수천 억 개의 은하가 존재하는 우주 / 165 관측으로 살펴본 은하의 특성 및 구성 / 166 은하의 역학적인 특성과 은하 저울 / 172 은하, 너의 이름은? / 173 은하의 나이 / 175 은하의 특성 변화를 유도하는 다양한 요인들 / 177 먼 거리의 은하 그리고 향후 은하 연구 / 180

Q&A / 184

LECTURE 08 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현한 가상 우주와 은하

은하와 우주를 이해하기 위한 노력 / 190 거대한 우주 속 다양한 은하 / 193 우주배경복사 / 195 시뮬레이션이란 / 197 암흑물질 / 200 우주론적 중력진화 시뮬레이션 / 203 우주론적 유체역학 시뮬레이션-바리온 물리학 / 206 현대우주론과의 관계 / 209

Q&A / 211

LECTURE 09 외계생명체 미니 강연과 토론

1 외계지적생명체 탐색

외계지적생명체의 흔적을 찾는 과학적인 방식 / 217 브레이크스루 프로젝트 / 219 태비의 별 / 221

외계생명체를 찾는 끊임없는 노력 / 224

2 외계생명체의 가능성 극한생명체

화성에는 정말 외계인이 있을까? / 226 정말 화성에는 생명체가 없을까? / 228

3 내가 외계인을 상상하는 이유

상상 가능한 외계생명 / 236 자연법칙에 따른 제한조건들 / 240 지적인 외계인은 어떤 모습일까? / 243 끝나지 않은 코페르니쿠스 혁명 / 247

Q&A / 249

LECTURE 10 SPACE OPERA 에필로그 21세기 천문학

인류, 우주로 가다 / 252 우주 팽창의 역사 / 255 조화 모형 / 261 은하의 형성 / 265 별의 최후 / 268 천문학, 궁극의 질문 / 269

Q&A / 273

그림출처 / 276

찾아보기 / 281