20세기 들어와 천문학은 크게 두 종류로 분류되어 연구되고 있다. 이 두 분류는 관측 천문학과 이론 천문학인데, 이 둘은 상호 보완적으로 연구된다.
- 관측 천문학: 천체에 대한 자료를 얻고 이렇게 얻은 자료를 물리적으로 분석함. 이론 결과를 확증해 주는 역할을 함.
- 이론 천문학: 천체와 천문학적 현상 등을 컴퓨터를 통해 분석하여 설명하는 모형을 세움. 관측 결과를 설명하는 틀을 제공함.
이 중, 관측천문학에 대해서 알아보겠다.
관측 천문학은 말 그대로 망원경 및 기타 장비를 이용하여 천체를 관측하는 것을 일컫는다.
이 관측 천문학의 종류는 다음과 같다.
1. 전파 천문학
전파천문학은 약 1mm보다 긴 파장대의 전자기파를 연구한다.
전파천문학은 관측천문학의 다른 분야와는 달리 관측된 전파를 개개의 광자로 다루기보다는 파동으로 다루기 때문에 짧은 파장 영역의 전자기파와 달리, 전파의 세기를 포함하여 위상까지 측정하기 용이하다. 어떤 전파는 열적 발산의 형태로 천체에 의해 생성되나, 지구 상에서 관측 가능한 대부분의 전파는 싱크로트론 복사의 형태이다. (싱크로트론 복사는 전자가 자기장 주변에서 진동할 때 생성됨.)
2. 광학 천문학(가시광선 천문학)
가시광선과 근적외선 관측을 위해 마우나케아 천문대의 스바루 망원경과 켁 망원경(아래 사진)을 사용한다. 나사의 적외선 망원경도 근적외선 관측에 쓰이는데 가시광선 관측은 불가능하다.
이 광학천문학은 역사적으로 가장 오래된 천문학 분야이다. 가시광선이라 함은 눈에 보이는 광선을 일컫는 것인데, 고대인들도 맨눈(Naked Eyes)으로 가시광선을 보며 천체를 측정했기 때문이다.
이후 망원경이 발명되었어도 오랫동안 이러한 광학 영상은 눈으로 볼 수 있는 가시광선만 확인한 것이다.
당시 손으로 그려져 기록되었던 광학영상은 19세기 후반을 지나 20세기에 들어서는 사진이나 건판으로 기록되었으며, 현재는 디지털 검출기(CCD 카메라)를 사용하고 있다.
3. 자외선 천문학
자외선 천문학은 자외선 파장(10 나노미터에서 320 나노미터 영역대)을 관측하는 천문학이다.
이 파장대의 빛은 지구 대기에 의해 흡수되기 때문에 자외선 천문대는 지구 대기층이 얇은 높은 고도나 더 나아가 우주에 세워져야 한다. 자외선 천문학은 뜨겁고 파란 별들로부터 나오는 열복사와 방출선들을 연구할 수 있다는데 큰 의미가 있다. 우리은하 밖의 다른 은하에 위치한 푸른 별들은 자외선 관측의 주요 관측대상이다. 자외선 영역의 또 다른 관측대상으로는 행성상 성운, 초신성 잔해, 활동 은하핵 등이 있다.
그러나 자외선은 성간 먼지에 의해 쉽게 흡수되기 때문에 자외선 관측은 소광(extinction)을 정확히 보정해 주어야 한다.
4. 적외선 천문학
적외선 천문학은 적외선 영역대의 빛을 감지하고 분석한다. 근적외선(1-3μm)을 제외하고, 적외선 영역의 빛은 대기에 의해 대부분 흡수되고, 지구 대기 또한 많은 양의 적외선을 내뿜는데, 이에 따라 적외선 관측은 높은 고도의 건조한 곳에 위치한 천문대, 또는 우주에서 이루어지고 있다.
행성이나 원시 행성 원반같이 온도가 매우 낮아서 가시광선을 거의 내지 않는 천체들도 적외선을 이용하면 관측할 수 있다는 장점이 있다. 적외선은 파장이 긴데, 이러한 긴 파장은 가시광선을 쉽게 가로막는 성간 먼지를 투과할 수 있으므로 우리은하 중심부와 분자구름 깊은 곳에서 형성되고 있는 젊은 별들을 연구할 수 있다. 적외선에서 특히 강한 방출선을 내는 어떤 분자들을 이용하여 성간물질의 화학적인 분석도 할 수 있다.(적외선 분광학으로 혜성에 존재하는 분자를 화학 분석하여 수분 검출 가능함.)
5. X-선 천문학
X-선 천문학은 엑스선 파장대의 빛을 내는 천체를 연구하는 학문이다.
전형적으로 X-선은 매우 뜨거운 천체들로부터 싱크로트론 복사, 제동복사 및 흑체복사(blackbody radiation)의 형태로 방출된다.
X-선은 지구 대기에 의해 흡수되기 때문에 높은 고도로 띄우는 풍선이나 로켓, 비행선 등을 이용하거나 우주망원경 형태로 관측한다.
X-선 천체는 엑스선 이중성, 활동 은하핵, 펄서, 은하단, 초신성 잔해, 타원은하 등이다.
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