천문학의 기원과 역사 - (2)

목차

1. 전파천문학

2. 적외선천문학

3. 광학천문학

4. 자외선천문학

5. X-선 천문학

6. 감마선천문학

7. 그외 천문학

 

 

 

 

 

여러 천문학 분야로 나눠지게 되는 천문학은 대체로 천체로부터의 가시광이나 일반적인 다른 파장대의 전자기파를 측정하고 분석함으로서 정보를 얻게 된다. 관측천문학은 천체에서 나오는 전자기파의 파장대별로 나눌수가 있따. 지구에서 관측 가능한 파장대 빛도 있긴 하지만 어떤 영역대에서는 아주 높은 지대나 우주에서만 가능하기도 하다. 

 

1. 전파천문학

전파천문학은 대략 1mm 보다 좀 더 긴 파장대의 전자기파를 연구하는 학문으로서 관측천문학 분야와는 다르게 관측된 전파를 개개 광자로 다루기 보다는 파동으로서 다루게 된다. 따라서 짧은 파장 영역 전자기파와는 다르게 전파 세기 뿐만 아니라 위상도 측정하는데 보다 쉽다. 어떠한 전파들은 열적인 발산 형태로 천체에 의해서 만들어지기도 하는데 지구에서는 관측 가능한 대부분의 전파는 싱크로트론 복사라고 알려져 있다. 여기서 말하는 싱크로트론 복사는 전자가 자기장 주변에서 진동할때 생기는 것을 말한다.

 

2. 적외선천문학 

적외선천문학은 적외선 영역대 빛을 감지해내고 그 빛을 분석하는 분야를 말한다. 근적외선을 제외하고 적외선 영역에서의 빛은 지구 대기에 의해서 대부분이 흡수가 되고 많은 양의 적외선을 뿜어낸다. 그래서 적외선 관측을 하려면 고도가 높은 아주 건조한 곳에 위치한 천문대나 지구밖 우주에서 관측이 이루어지고 있다. 적외선을 활용하면 행성이나 원시행성원반같은 온도가 매우 낮은 이유로 인해 가시광선이 거의 나오지 않는 천체들을 관측해 낼수가 있다. 파장이 긴 적외선은 가시광을 가로막는 성간먼지를 관통해서 볼수 있게 하므로 우리은하 중심부의 깊은 곳에서 형성되고 있는 젊은 별들을 관측해 내는데 아주 유용하게 쓰이고 있다. 어떠한 분자들은 적외선에서 특히나 강한 빛을 방출해내는데 이를 이용하여 성간물질들의 구성성분이나 화학적인 분석을 할수가 있다. 예를 들어서 적외선 분광학을 이용하면 혜성에 존재하는 물분자들을 검출해 내기도 한다.

 

 

 

 

3. 광학천문학

광학천문학은 즉 가시광선 천문학은 인류 역사로 봤을때 가장 오래된 천문학 분야라고 말할수 있다. 아주 오랫동안 이러한 측정된 결과들은 종이에 그려져서 기록되었으며, 19세기 후반과 20세기에 들어서 사진기술이 발달함으로써 사진이나 건판등을 주로 이용하게 되었다. 현재에는 디지털 검출기나 특히 CCD 카메라 등을 활용하고 있다. 가시광선 영역은 400 나노미터에서 700 나노미터로서 근자외선과 근적외선 영역에서도 같은 측정장비를 활용하고 있다.

 

4. 자외선천문학

자외선천문학은 10 나노미터에서 320 나노미터에 이르는 영역에서 자외선 파장을 관측하는 천문학의 한 분야이다. 이러한 파장대는 지구대기에 쉽게 흡수되기 때문에 자외선을 측정하려는 천문대는 지구 대기층이 얇고 높은 고도나 우주에서 관측되는게 유리하다. 자외선천문학은 아주 뜨겁고 푸른색의 별들로 부터 방출되어 나오는 열복사와 방출선들을 연구하는데 아주 적합한 천문학 분야이다. 우리은하 밖에서 다른은하에 위치한 파란별들은 몇몇 자외선 관측의 주요 관측 대상이 되어져 왔다. 자외선영역에서의 관측대상으로는 초신성 잔해, 행성상 성운, 그리고 활동 은하핵 등 이 있다. 하지만 자외선은 성간 먼지에 의해서 아주 쉽게 흡수되기 때문에 자외선 관측에서는 소광을 아주 정확하게 보정해야 되는 문제가 있다.

 

5. X-선 천문학

X-선 천문학은 엑스선의 파장대 빛을 내는 천체들을 대상으로 연구하는 천문학 분야이다. 기본적으로 X-선은 아주 뜨거운 천체들로부터 싱크로트론 복사, 제동복사, 흑체복사 등의 형태로 우주에 방출된다. X-선은 지구대기에 의해서 잘 흡수되기 때문에 아주 높은 고도에서 띄우는 풍선이나 로켓, 비행선 등을 이용하거나 지구 밖 우주에 띄워 관측하는 우주망원경 형태로 이루어지고 있다. X-선 천체로 우리에게 아주 잘 알려진 천체는 엑스선 이중성, 펄사, 타원은하, 은하단, 초신성 잔해, 활동은하핵 등이 널리 알려져 있다.

 

 

 

6. 감마선천문학

감마선천문학은 가장 짧은 전자기 파장대를 분출해내는 천체들을 대상으로 연구하는 천문학 분야라고 말할수 있다. 감마선은 콤프턴 감마선 천문대 같은 곳에서 관측이 이루어지거나 인공위성이나 대기 체렌코프 망원경이라 불리우는 특별히 고안된 망원경을 활용하여 관측한다. 체렌코프 망원경은 감마선을 직접적으로 검출해내지는 않지만 감마선이 지구 대기에 들어와 흡수될때 생성되는 가시광 영역의 반짝임 즉 체렌코프 복사라 일컫는 것을 감지해 낸다. 대부분의 감마선을 방출하는 천체는 감마선 폭팔이라고 볼 수 있다. 감마선 폭팔은 아주 짧은 시간동안 아주 강한 감마선을 방출하고서 바로 어두워지는 천체들을 말한다. 이외에도 감마선을 방출하는 천체로는 중성자별, 펄사, 그리고 활동은하핵 등이 있다.

 

7. 그외 천문학

전자기파 이외에도 중성미자나 중력파 등을 활용하여 우주에서 일어나는 현상들을 관측해 낼수도 있다. 또한 탐사선을 활용하여 달이나 혜성등에서 시료를 직접 채취하기도 한다. 뉴트리노는 주로 태양 내부나 초신성 폭팔로 인해서 만들어지게 되는데 고에너지 입자인 우주선이 차례로 붕괴될때 만들어지거나, 대기입자들과 반응하면서 만들어지기도 한다. 이러한 뉴트리노는 물질과 반응을 전혀 안하기 때문에 지하에서 많은 양의 물과 얼음을 채워서 이들과 뉴트리노가 아주 가끔씩 반응할때 나오는 미세한 빛을 검출해내는 방식으로 관측을 하고 있다. 이런 뉴트리노 검출기는 특별한 지하 시설에 구축되어져 있다. 중력파 천문학은 새로이 만들어진 천문학 분야로서 블랙홀이나 중성자별 등으로 구성되어 있는 쌍성들이 내는 것 같은 중력파들을 검출해 내는 것을 목적으로 하고 있다. 이것은 2016년에 중력파 검출에 성공함으로 인해 아인슈타인의 상대성 이론이 입증되는 계기가 되었다.