지난 포스팅에서 천문학이 관측 천문학과 이론 천문학 두 분야로 나눈다는 것을 말하며 관측천문학의 종류에 대해 언급했다.
이번 포스팅은 지난 관측천문학 종류 1편에 이은 2편으로 감마선 천문학, 전자기파 이외의 천문학 및 측성학과 천체역학에 대해 알아보겠다.
1. 감마선 천문학
감마선 천문학은 가장 짧은 전자기 파장대의 천체를 연구한다.
감마선은 콤프턴 감마선 천문대(Compton Gamma Ray Observatory)와 같은 인공위성에 의해 관측하기도 하며, 또한 대기 체렌코프 망원경(atmospheric Cherenkov telescopes)이라 불리는 특화된 망원경을 사용하여 관측한다.
체렌코프 망원경(atmospheric Cherenkov telescopes)은 감마선을 직접적으로 검출하지는 않으나, 감마선이 지구 대기에 의해 흡수되었을 때 생성되는 가시광 영역의 체렌코프 복사라 불리는 반짝이는 빛을 감지한다. 대부분의 감마선을 내뿜는 천체는 감마선 폭발이라 할 수 있다. 감마선 폭발은 짧은 시간 동안 강한 감마선을 방출하고 금방 어두워지는 천체인데, 감마선을 내뿜는 천체로는 활동 은하핵, 펄서, 중성자별이 있다.
2. 전자기파 이외의 천체 관측 천문학
전자기파(빛) 이외에 중성미자, 중력파 등을 이용해서도 우주에서 일어나는 현상을 관측할 수 있다. 또한 행성 과학자들이 직접 우주 탐사선을 보내 달이나 혜성 같은 지구 밖의 천체에서 직접 샘플을 채취하기도 한다. 예를 들어, 탐사선이 행성을 지나쳐 가면서 사진을 찍거나, 행성 표면에 직접 착륙해 실험을 수행하기도 하고, 표면에 탐사선을 충돌시켜 충돌 시 발생하는 물질들을 관측하기도 한다.
중력파 천문학은 새롭게 발생한 천문학의 분야로서, 블랙홀, 중성자 별등으로 구성된 쌍성들이 내는 것 같은 중력파를 검출한다. 현재까지 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO) 같은 관측소가 만들어졌고, 2016년 중력파 검출에 성공함에 따라 아인슈타인이 주장한 상대성 이론에 강력한 뒷받침이 되었다.
3. 측성학과 천체역학
측성학은 천문학뿐 아니라 자연과학에서 가장 오래된 분야 중의 하나로서 천체의 위치를 측정하는 학문이다.
역사적으로 해, 달, 행성, 별들의 위치를 정확히 아는 것은 항해나 달력을 만드는데 필수적이었기 때문에 항해술 및 농경술과 함께 발전했다. 측성학은 행성들의 위치를 정확하게 예측할 수 있는 천체역학의 발전으로 이어졌는데 최근에는 지구 근접 천체를 추적함으로써 이러한 혜성이나 소행성들이 지구와 충돌하거나 비껴가는 위험한 경우를 예측하는 중요한 역할도 하고 있다.
가까운 별들의 연주 시차를 측정하여 별까지의 거리를 구하는 것은 우주의 크기를 가까운 곳부터 먼 곳까지의 거리를 차근차근 계산해 나가는 일이다. 또한 가까운 별까지의 거리를 재는 일은 별의 절대 광도 같은 물리량을 정확히 잴 수 있으므로 매우 중요하다. 별들의 시선속도를 재는 것과 함께 고유 운동을 재면 별들의 3차원적인 운동을 알 수 있고, 이를 통해 우리은하(Galaxy) 내의 천체들이 어떻게 움직이는 지를 연구할 수 있다. 1990년대부터는 별의 궤도가 예상과는 달리 약간 흔들거리는 현상(stellar wobble)을 측정해서 흔들리는 별 주위를 공전하고 있는 외계행성을 찾기도 한다.
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