📙우주를 정복하는 딱 10가지 지식 - 베키 스메서스트(22.7.4주차)

천문학 좋다~좋앙

과학의 놀라운 점은 아무도 정답을 모른다는 것이다.

블루스카이 연구는 분명한 목적이 없는 연구 또는 순수한 호기심과 아이디어에서 비롯된 기초연구를 말한다.연구 결과를 실제 세계에 어떻게 적용할지 예측하기 어려운 기초과학 영역의 연구를 말한다. 목적을 둔 연구만 강조하면 과학의 우연한 발전 기회를 놓칠 수 있다는 성찰에서 나왔다.

천문학에 관한 책은 읽을 때마다 설렌다. 특별하게 실용적인 목적을 가지지 않은 학문이 주는 낭만적인 무언가가 있는 것 같다. 우주는 너무 넓고 광활하다. 그 압도적인 단위와 무게가 주는 느낌이 좋다. 코즈믹 호러처럼

 

<중력이 중요한 이유>

-지구의 공전 방향과 자전 방향이 같은 이유

지구를 구성하고 있는 미세한 입자들이 먼 옛날 항성이었을 때부터 가지고 있던 각운동량을 지닌 채 지구가 되었기 때문

 

-우리가 달의 앞면밖에 보지 못하는 이유

달이 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 시간이 달이 지구를 한 바퀴 공전하는 데 걸리는 시간과 같다

 

- 태양이 달의 그림자에 완벽히 가려지는 개기일식이 달의 공전 주기인 28일마다 일어나지 않는 이유

달의 지구 공전궤도는 지구의 태양 공전궤도와 일치하지 않고 5도가량 기울어져 있음

 

-달 탄생설 중 가장 유력한 "거대충돌설"

태양을 돌던 원시 행성 하나와 원시 지구가 충돌, 충돌 잔여물들이 뭉쳐 달 생성

*지구의 자전축이 23도 기울어진 이유로 추정 -> 지구에 계절이 존재하게 된 이유

 

-우리은하는 국부은하군 안에 속해 있음

우리은하와 안드로메다 은하는 서로 끌어당기고 있으며 40억년쯤 후에 충돌해 "밀코메다' 은하를 형성할 것

<처음에는 아무것도 없었다>

 

-허블의 나선성운 관측 ->우리은하의 크기와 나선은하,지구의 거리가 비슷함. 즉 다른 은하를 발견한 것 

-외부은하가 점점 더 멀어지는 것 발견(스펙트럼 빨간색으로 이동) 

-그렇다면 과거에는 서로 가까이 있었을 것 --> "빅뱅이론" 

 

-앞으로 우주는 어떻게 될까

 열린우주설 : 팽창하는 힘 > 중력.  계속 커진다

 평탄우주설(골디락스 우주) : 팽창하는 힘 = 중력  어느 순간 팽창 멈추고 유지

 닫힌 우주설(빅 크런치) : 팽창하는 힘 < 중력.  다시 수축하여 한 점으로

 

<간단하게 정리해보는 블랙홀의 역사>

 

-아인슈타인의 일반상대성이론

우주 어디서든 천체가 그 주변의 시공간을 휘어지게 만든다.

 

 

 

 

 

 

-우주 공간을 완전히 휘게 만드는 블랙홀(중력 큼)

아예 수직선이 되어 버리는 지점을 '사건을 지평선','특이점'이라고 함

빛조차 탈출할 수 없음.(볼 수 없음)

-하지만 블랙홀의 중력이 주변에 미치는 영향을 봄으로써 블랙홀의 존재 확인 가능

-또는 블랙홀 2개가 충돌할 때 발견되는 중력파를 관찰함으로써 얻을 수 있음

 

-항성 블랙홀/초대질량 블랙홀/중간질량 블랙홀

초대질량 블랙홀: 태양 질량의 수백만~수십억 배

 

- 은하 메시에 87이 한 알의 모래면 그 안의초대질량 블랙홀은 하나의 원자, 거기서 나오는 제트는 손바닥만큼

“한 알의 모래에서 우주를 보고/ 들판에 핀 한 송이 꽃에서 천국을 본다/ 그대의 손바닥에 무한을 쥐고/ 찰나의 시간 속에서 영원을 보라" 
-윌리엄 블레이크
-순수의 정조 중

<보이지 않는다고 해서 존재하지 않는 건 아니다>

-일반물질이 차지하는 비율은 15퍼센트

-암흑물질이 차지하는 비율이 85퍼센트

 

-암흑물질은 빛을 내지도 흡수하지도 반사하지도 않음.

-암흑물질은 우주 전역에, 태양계 안에도 촘촘히 퍼져 있음

- 중력과 상호작용하며 공간을 휘게 만들기 때문에 존재를 알 수 있음.

 

-루빈이 별들의 회전속도를 관측하던 중 외곽의 별들이 회전속도가 이론보다 빠른 것을 발견

->은하 외곽에 엄청난 질량을 가진 무언가가 있어야 함

 

<우리는 어디까지 갈 수 있을까?>

-1970년 4월 15일 아폴로 13호 : 인류가 지구에서 가장 멀리 있었던 기록 40만 171KM (달의 뒤편까지)

 

-나사의 '보이저 1호' '보이저 2호' : 목성. 토성 .천왕성. 해왕성 관측 후 태양계 벗어남

계속해서 같은 속도로 날아가는 중

4만년 이후 태양보다 다른 별에 더 가까워지게 됨

가장 가까운 항성 프록시마 센타우리까지는 7만 4000년 정도 걸림(그쪽 방향은 아님)

 

-화성에 현재 탐사선 큐리오시티와 인사이트 (오퍼튜니티 활동 종료)

 

<제 2의 지구를 찾아서>

-140억년 전 지구 탄생->95억년 후 태양계 형성->10억년 후 생명체 등장 ->5억년 후 인류 등장

 

-외계행성 탐사 방법 

직접 촬영법 : 직접 촬영하여 행성 찾아냄

시선속도 측정법 : 전체 계의 질량중심점과 항성의 정중앙 지점이 일치하지 않는다는 사실로 찾아냄 (예; 태양의 질량중심점은 그 주위 행성들의 중력에 의해 태양 정중앙이 아님)

천체면 통과 관측법 : 행성 때문에 항성의 빛이 가려져 밝기가 약해지는 현상 관측하여 알아냄.

+천체면 통과 관측법으로 제일 많은 행성들을 찾아냈는데, 이 관측법의 특성상 크기가 크고 항성과 가까운 행성일수록 발견하기 쉽다. 

따라서

우리는 우리은하에 있는 행성들 중 상당수가 목성형 행성일 것이라고 착각하게 만든다.

우리는 쉽게 다른 사람의 말에 공감할 수 있고, 조금 더 생각하면 사실이 아닌 정보를 믿는다. 얼마 전 전세계적인 가뭄 상황에 싸이 흠뻑쇼를 비판하는 영상과 댓글을 보고 그대로 그 의견에 빠졌었는데, 실제로 쓰는 물의 양이 논 한 개를 담당할 수 있을 만한 크기라는 것과 우리가 낭비는 물의 양, 다른 시설에서 쓰는 물의 양이 어마어마하다는 것을 알고 나서는 조금 반성했다. 부정적인 입장 긍정적인 입장 모두 옳지 않은 점이 있고 옳은 점이 있다는 것을 다시금 깨달았다. 세상을 똑바로 보는 눈을 키우려면 많이 알고 공부하며, 내가 틀릴 수도 있다는 점을  항상 생각해봐야 하는 것 같다. 

 

<밤하늘은 왜 어두울까>

 

뉴턴의 우주에서는 설명할 수 없는 이 어둠을 ‘올버스의 역설’이라고 부름

별이 없는 빈 공간이 무수히 많이 발견되는 것을 이해하려면, 우주 공간이 무척이나 광활하고 그 공간은 너무 멀리 있어
그곳에 있는 천체의 빛이 아직 도달하지 못했다고 가정하는 수밖에 없다.
-에드가 앨런 포

윗 의견은 별이 무한하다는 가정에서 성립.

하지만 빅뱅이론으로 인해 우주의 크기는 유한하고 별의 개수도 유한하다는 것이 밝혀졌다. 또한 거리가 아주 먼 항성에서 날아오는 빛은 점점 파장이 늘어나 붉은색 빛으로 조이는 것을 넘어서 적외선 영역에 들어서 우리 눈에 보이지 않게 된다. 하지만 포의 글은 아주 낭만적이라는 생각이 든다.

<아마도 외계인은 있을 것이다>

 

-제 2의 지구가 될 수 있을 만한 행성

모행성

태양보다 질량이 두 배 이상 크면 안 된다 : 에너지를 너무 빨리 소진시키기 때문

태양보다 크기가 작으면 안 된다 : 생명이 살기에 너무 추움

 

항성에 가까우면 안 됨 : 대기가 너무 뜨거워지거나 자전속도가 느려질 가능성(계속 춥거나 계속 더운 매일)

 

은하 내의 위치: 은하간 위치에 너무 근접하면 안 되고 우리은하 중심의 초대질량 블랙홀과 가까워서도 안 됨

죽은 별의 잔해물들이 있는 우주의 어딘가에서 새롭게 태어난 별이어야만 함 :그래야 수소 질소 탄소 등 생명에 필요한 원자들이 있음

골디락스 존에 공전궤도를 잡아야 하며 이 공전궤도가 움직이지 않아야 함 : 행성들은 항성의 중력 때문에 궤도를 유지하기 힘듬

(토성 덕분에 목성은 태양으로 끌려가지 않을-지구를 건드리지 않을 수 있었음)

 

별을 찾을 확률 대략 100경 분의 1, 별의 수 대략 1000해 개, 지적 생명체가 살 만한 행성 대략 10만개 추정

광활한 밤하늘 가운데 수많은 별들이 흩뿌려진 은하수를 바라볼 때 내가 느끼는 감정은 불안함이 아니다.
무한함이다.
저하늘 너머에 무한한 가능성들이 존재하고, 나 역시 그중 일부가 될 수 있을 것만 같은 기분이 든다.
우주의 크기는 나를 두렵게 만드는 대신 흥분시킨다.

 

하늘을 올려다보고 저 바깥에 있을 엄청난 수의 별들을 떠올릴 때마다 '삶'이라는 게임에 참여한 행성이 우리 지구  말고도 더 존재할 수밖에 없다는 생각이 나를 전율케 한다.

<닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐의 기원>

은하가 먼저일까 블랙홀이 먼저일까?

 

-직접 붕괴 블랙홀

초기 우주의 거대한 수소 가스 구름 속 물질들이 항성 생성 단계를 거치지 않고 직접 붕괴하여 태양보다 1만 배 더 무거운 블랙홀들이 생성됐다는 이론

 

-아직 닭이 되지 않은 두 마리의 동물에 의해 달걀이 먼저 탄생(다윈의 진화론)

-아직 은하가 되지 않은 2개의 천체에 의해 블랙홀이 먼저 탄생

<우리가 아는 것보다 모르는 게 더 많다>

아는 것과 모르는 것을 정리해보는 잘 알려진 방법이 있다.
먼저 무엇을 알고 있는지 따져보는 것이다.
다음으로 우리가 무엇을 모르고 있는지 따져본다.
그다음에는 우리가 모른다는 사실조차 모르는 것들에 관해 생각해본다.
네 번째는 내가 가장 좋아하는 단계로, 알고 있으면서도 아는 줄도 모르는 것들을 생각해보는 것이다.

이미 충분한 지식을 가지고 있거나 이해할 준비가 되어 있음에도 우리가 아직 모르는 것들로는 무엇이 있을까?

 

아마추어 천문가들이 찾은 아직 정체를 모르는 오로라/ 새로운 발견이 된, 교사가 궁금증을 가지고 물어본 천문사진 속 얼룩(한니의 물체)

 

우리가 모든 것을 다 알고 있다고 생각하며 우주를 이해하려는 노력을 중단한다면
그것은 아주 오만한 실수나 다름없다.

세상에는 여전히 우리가 아는 것보다 모르는 것이 많다. 

호기심이야말로 모든 과학을 움직이게 만드는 진정한 원동력이다.

 

별의 일생