천문학 역사상 가장 위대한 발견과 진보
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인간이 지구에 출현한 후부터, 끝없이 펼쳐진 거대한 하늘과 그 하늘을 가득 메운 수많은 별들은 우리를 신비로운 경이로움의 상태에 빠뜨렸다. 그리고 우주에 대한 연구와 탐험은 수천 년 동안 인류의 우선순위였다. 고대 아시리아인들과 그리스인들, 르네상스 시대의 위대한 과학자들과 천문학자들, 그리고 21세기의 억만장자 우주 탐험가들에 이르기까지, 믿을 수 없는 양의 시간과 노력이 우리의 천체 환경을 더 잘 이해하는 데에 쏟아졌다. 그렇게 저 너머의 거대한 것들을 이해하기 위해 많은 과학적 진보가 이루어졌음에도 불구하고, 우주의 95%는 여전히 발견되지 않은 것으로 추정된다.
감사하게도 나사의 최신 제임스 웹 망원경이 보내오는 이미지들 덕분에 우리는 깊은 우주의 세계를 살짝 더 들여다 볼수 있게 되었다. 100억 달러가 넘는 경비가 들어간 이 천체 망원경은 수 십년이 넘는 개발 기간을 거쳤고, 그 크기는 무려 테니스 코트의 싸이즈라고 한다. 지난 7월 12일, 탐사를 위한 우주로의 항해를 시작한 이 망원경은 우리에게 믿기 힘든 이미지들을 전송해주고 있다. 우리는 그 어느때보다도 더 먼 우주의 광경들을 조금이나마 볼 수 있게 되었는데 그 거리가 무려 135억 광년이나 떨어진, 그러니까 135억 광년 전에 벌어졌던 천제의 일들을 제임스 웹 망원경 덕분에 우리가 지금 목격하게 된 것이다.
예전에는 상상도 할 수 없었던, 이 처음 보여진 이미지는 수백, 수십억 광년 떨어진 성운들과 은하계 무리들의 사진이다. 천문학과 우리 우주의 가장 위대한 발견을 살펴보자.
스테판의 퀸텟
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스테판의 퀸텟이란 페가수스 별자리에 위치한 2억 9천만 광년 떨어진 갤럭시들의 모임이다.
SMACS 0723
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SMACS 0723이란 몇 십억년 된 엄청나게 큰 갤럭시 무리를 말한다. 빨간 줄무늬들이 보이는 이미지는 SMACS 0723의 엄청난 중력때문에 그 주변 갤럭시들을 당겨 빛이 휘어지게 되었다고 나사는 설명한다. 자, 우리는 지금 최고 기술들이 집약된 첨단 천문이 보여주는 엄청난 발견을 목격했다. 하지만 그 역사속 천문학의 시초로 돌아가 보자.
고대의 별 바라보기
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인간은 지구를 걸어온 만큼 하늘로 고개를 돌려왔다. 찬란한 밤하늘이 우리의 고대 조상들에게 심어주었을 경이로움을 상상하는 것은 어렵지 않다.
고대의 별 바라보기
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그 별들은 선사시대의 종교와 직접적으로 연결되어 있었다. 고대 사람들은 빠르게 천체를 비, 바람, 폭풍과 같은 지구상의 사건에 책임이 있는 존재로 보기 시작했다. 세계 최초의 건축물과 기념물들 중 일부는 춘분과 같은 천체 현상에 맞춰 예배의 중심지로 지어졌을 것이다.
바빌론 천문학
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기원전 1500년대에 쓰여진 바빌로니아의 설형문자 문헌에 최초로 기록된 천문학적 관측이 등장한다. 가장 초기의 행성 관측은 ‘에누마 아누 엔릴’에 기록되어 있으며, 그 부분은 21년 동안 금성의 움직임을 추적한다.
최초의 별의 지도
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중국 점성술의 초기 챔피언인 ‘간 데’는 그리스 천문학자 히파르코스가 자신의 지도책을 편찬하기 몇 세기 전인 기원전 4세기에 세계 최초로 포괄적인 항성 목록을 작성한 것으로 알려져 있다.
첫 혜성 관측
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전 세계적으로 가장 잘 알려진 천체 현상 중 하나인 핼리혜성의 통과는 기원전 240년으로 거슬러 올라가는 중국 문헌에 처음 기록되었고, 그 후 기원전 164년 바빌로니아인들에 의해 다시 기록되었다. 핼리혜성은 75년마다 육안으로 볼 수 있을 정도로 지구를 가까이 지나간다.
최초의 태양중심설
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니콜라우스 코페르니쿠스가 그의 태양중심설을 세상에 소개하기 1천년 전인 기원전 4세기경 고대 그리스 천문학자 아리스타르코스는 우주의 중심이 지구가 아니라 태양이라는 가설을 세웠다.
프톨레마이오스의 ‘알마게스트’
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서기 2세기에, 그리스 천문학자 프톨레마이오스는 우주에 대한 매우 영향력 있는, 비록 부정확하지만, 지구중심설을 철저하게 설명한 ‘알마게스트’를 세계에 소개했다. 지구가 우주의 중심이라는 이 생각은 이탈리아 르네상스까지 천 년 이상 동안 널리 퍼져 있었다.
암흑기의 천문학
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암흑기 동안 서양의 천문학 발전이 거의 멈춘 반면, 아시아와 아랍 세계의 천문학자들은 새로운 측정 도구를 만들고 개선하며 거대하고 아름다운 천문대를 건설하면서 이 분야를 계속해서 추진했다.
코페르니쿠스의 태양중심설
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1543년, 코페르니쿠스는 그의 태양중심설을 발표하여 코페르니쿠스 혁명에 불을 붙였다. 태양중심설이 제기된 것은 천 년만에 처음 있는 일이었고, 그것이 즉시 받아들여지지는 않았지만, 코페르니쿠스 이후 많은 천문학자들은 사실로 받아들여질 때까지 그의 이론에 동의하고 개선했다.
우라니보르그
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코페르니쿠스의 동시대 사람이자 반대자인 티코 브라헤는 태양중심설을 거부하면서도 그의 거대한 천문대인 우라니보르그를 이용하여 별의 위치에 관한 귀중한 진전을 이루었다. 당시 덴마크의 흐벤 섬에 건설된 우라니보르그는 망원경이 발명되기 전까지 사용된 가장 크고 중요한 천문대 중 하나였다.
타이초 브라헤의 별 카탈로그
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브라헤는 우라니보르그에서 1,000개 이상의 별들로 구성된 항성 목록을 작성했다. 16세기 말에 완성되었지만 1627년까지 출판되지 않은 브라헤의 카탈로그는 이전 것보다 10배 더 정확한 데이터를 포함하고 있다.
망원경
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망원경의 발명은 여러 세대에 걸친 별 연구에서 가장 혁명적인 발전이었다. 1608년 네덜란드의 한스 리퍼헤이(Hans Lipperhey)가 발명한 이 디자인은 이탈리아의 천문학자 갈릴레오에 의해 빠르게 개선되어 널리 사용되었다.
갈릴레오 위성
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1610년 망원경의 도움으로 달성된 갈릴레오의 가장 큰 업적 중 하나는 갈릴레오 위성으로 알려진 목성의 네 개의 가장 큰 위성을 처음으로 관측한 것이다. 이것은 다른 행성의 위성이 관측된 최초의 사례였다.
지구와 화성의 거리
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1672년 이탈리아 천문학자 조반니 카시니는 그의 조수 장 리에르의 도움을 받아 지구에서 화성까지의 거리를 계산했다. 이것은 지구에서 다른 행성까지의 거리가 처음으로 입증된 것이었고, 우리 태양계의 실제 크기를 결정하는 데 중요한 역할을 했다.
별들은 고정되어 있지 않다
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영국의 과학자이자 천문학자인 에드먼드 핼리는 프톨레마이오스가 ‘알마게스트’에서 기록한 것들과 동시대의 차트와 별의 위치를 비교하면서 하늘의 먼 별들이 이전에 믿었던 것처럼 고정된 정적인 물체가 아니라 움직이고 역동적이라는 것을 처음으로 깨달았다. 핼리혜성의 이름이 지어진 것은 그의 이름을 따서였다.
천왕성의 발견
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영국 천문학자 윌리엄 허셜은 1781년에 최초의 ‘새로운’ 행성인 천왕성을 발견했다. 천왕성에 대한 관측은 이전에도 있었지만, 18세기까지는 천왕성이 우리 태양계의 행성이 아닌 먼 별이라고 잘못 추정되어 왔다.
카르테 뒤 시엘
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19세기 말에 시작된 천문대 프로젝트인 불운한 카르테 뒤 시엘은 지구 주변의 수많은 장소에서 온 수백만 개의 별들을 사진으로 찍고 목록화하려는 용감한 시도였다. 22,000장 이상의 사진 유리판이 만들어졌지만, 이 프로젝트는 결국 포기되었다.
다른 은하계들의 존재
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1920년 미국 천문학자 할로우 섀플리와 헤버 커티스 사이의 대논쟁의 쟁점은 우주가 실제로 얼마나 큰가였다. 이 논쟁의 중심에는 거대 나선 성운이 있었다. 섀플리는 이 성운이 상대적으로 가까운 작은 가스와 먼지 구름이라고 주장했다.
다른 은하계들의 존재
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반면에, 커티스는 현재 안드로메다 은하로 알려진 거대 나선 성운이 실제로는 우리 은하로부터 수 광년 떨어진 거대하고 독립적인 은하라고 성공적으로 주장했다.
우주는 팽창하고 있다
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1920년대는 우주의 본질에 관한 가장 충격적이고 혁명적인 발견이 있었다. 벨기에의 성직자이자 천문학자인 조르주 르메트르가 처음 가설을 세웠고, 나중에 에드윈 허블이 확인한 허블-르메트르 법칙은 우주 자체가 끊임없이 변화하고 팽창하는 상태에 있다는 것을 증명했다. 허블-르메트르 법칙은 천체가 우리로부터 멀어지는 속도가 지구로부터의 거리에 정비례한다는 것을 알려준다.
암흑 에너지의 발견
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그러나 르메트르와 허블 망원경 시대에 무엇이 이 팽창을 촉진시켰는지는 아직 밝혀지지 않았다. 1998년이 되어서야 과학자들은 암흑 에너지를 발견했다. 우주에는 다른 어떤 것보다 더 많은 암흑 에너지가 있다. 우주의 69%는 암흑 에너지이다. 어떤 암흑 물질과 달리 암흑 에너지는 우주 전체에 고르게 퍼져 있는 것처럼 보이며, 중력에 반발하는데, 이는 암흑 에너지가 우주 밖으로 밀려나 우주의 모든 것을 더 멀리 밀어낸다는 것을 의미한다. 오늘날까지도, 암흑 에너지는 우주의 가장 큰 미스터리 중 하나로 남아 있다.
우주의 마이크로파 배경
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우주의 역사에 대해 더 많이 배우는데 있어서 가장 중요한 발전 중 하나는 우주의 마이크로파 배경의 발견이었다. 1963년, 물리학자 아르노 펜지아스와 로버트 윌슨은 우주의 구석구석에 존재하고, 그 전에 온 우주 사건의 발자국으로 작용하는 배경 복사를 발견했다. 이 발견은 빅뱅 이론이 널리 받아들여지는 데 중요한 역할을 했다.
최초로 블랙 홀이 발견되다
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천문학자들은 1964년 백조자리의 깊은 곳에서 예상치 못한 X선을 조사한 후 최초의 블랙홀을 발견했다. 이 블랙홀은 백조자리 X로 명명되었고, 거의 50년 전의 알베르트 아인슈타인의 블랙홀 이론이 처음으로 증명되었다.
화성 탐험
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1971년 발사된 소련의 화성 3호 탐사선은 화성에 성공적으로 착륙한 최초의 탐사선이었다. 5년 후, 1976년, 나사도 성공적으로 바이킹 1호와 바이킹 2호 탐사선을 붉은 행성에 착륙시켰다. 이 두 탐사선은 4년 동안 화성 표면의 52,000개 이상의 이미지를 전송했다.
공룡의 멸종이 설명되다
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1980년, 노벨 물리학상을 수상한 미국의 물리학자 루이스 알바레즈는 그의 아들인 지질학자 월터 알바레즈와 핵화학자 팀의 도움을 받아, 지구와 충돌한 거대한 소행성이 공룡을 멸종시키고 백악기의 종말을 가져온 사건이라고 최초로 주장했다. 몇 년 후, 1990년대에 지름이 180km인 칙술루브 분화구가 멕시코에서 발견되었다. 오늘날 칙술루브 분화구가 그 전설적인 소행성의 충돌 지점이었다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있다.
태양계 밖의 첫 행성의 발견
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1992년, 유명한 아레시보 천문대에서 일하는 천문학자 팀은 처녀자리에서 펄서라고 불리는 죽어가는 별 주위를 도는, 기록된 최초의 두 개의 외계 행성을 발견했다. 이것들은 우리 태양계 밖에서 관측된 최초의 행성들이었지만, 결코 마지막 행성은 아니었다. 2022년 기준으로 4,000개 이상의 외계 행성이 발견되었다.
화성의 물
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오랫동안 물이 없는 믿을 수 없을 정도로 건조한 행성으로 여겨졌던 화성에 대한 인류의 인식은 2012년 나사의 큐리오시티 탐사선이 화성 표면 아래에서 얼어붙은 거대한 물층의 증거를 발견했을 때 바뀌었다. 그 이후로, 물에 대한 수많은 다른 발견들이 일어났고, 과학자들은 이제 적어도 화성의 3분의 1이 얼어붙은 물로 덮여 있다는 것에 동의한다.
두번째 지구
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우주 탐험의 가장 흥미로운 질문 중 하나는 생명체를 지탱할 수 있을 정도로 지구와 유사한 행성이 존재하는지에 대한 것이다. 2015년, 나사는 태양과 비슷한 별 주위를 돌고 있는 케플러-452b로 알려진 매우 지구와 비슷한 행성을 발견했다고 발표했다. 외계 행성의 대기 조성은 알려져 있지 않지만, 이 행성은 항성으로부터 거주 가능한 거리에 있으며 암석 표면을 가지고 있다.
목성의 대양
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NASA가 이끄는 국제 공동 연구팀은 2019년 목성의 79개 위성 중 하나인 유로파의 대기에서 수증기가 검출되었다고 발표했다. 이 발견은 많은 과학자들이 24킬로미터 깊이의 얼음판이라고 믿고 있는 유로파의 표면 아래에 거대한 바다가 숨어 있다는 오랜 이론을 뒷받침했다.
출처: (European Space Agency) (NASA) (Futurism)
참조: Probing deep space: Journeys into darkness
