신간 산책

등록일 | 2021.02.08 조회수 | 828

[자연과학MD 추천 신간] 당신이 몰랐던 깊고 넓은 천문학 이야기

아인슈타인은 100여 년 전 일반상대성이론을 기반으로 중력파의 존재를 예측했습니다. 그 뒤 천문학계의 가장 큰 과제 중 하나가 된 것이 바로 중력파를 검출하는 것이었는데요. 2015년 천문학계는 드디어 중력파를 검출하는 데 성공하고 말았습니다.

중력파를 검출한 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)의 중력파 관측기(출처: LIGO과학협력단)

중력파는 완전히 새로운 방식의 연구를 가능케 만듭니다. 지금까지 우리가 우주에 대해 알고 있는 지식은 빛, 즉 전자기파를 매개로 얻은 것이죠. 그런데 이제 중력을 수단으로 하여 우주를 관측할 수 있게 된 것입니다. 이것으로 블랙홀의 행동을 연구할 수 있고, 나아가 중력파 탐지기를 이용해 빅뱅 직후에 일어난 일들을 분석할 수 있을지도 모르겠습니다. 가히, ‘중력의 빛’과 함께 천문학의 새로운 시대가 개막되었다 할 수 있는 것입니다.

그런데 우리를 들뜨게 하는 새로운 발견은 여기에서 그치지 않았습니다.

영화 ‘인터스텔라’ 속 블랙홀

위 이미지는 영화 '인터스텔라'에 등장한 블랙홀의 모습입니다. 우주과학을 좋아하시는 분들이라면 2014년에 개봉된 이 영화를 기억하시겠죠. 영화에서 구현한 블랙홀의 광대하고 찬란한 모습은 수많은 과학 마니아를 매료시키기에 충분했습니다!

블랙홀은 정의에 따르면 사실 볼 수 없는 천체입니다. 중력이 너무나 세서 빛마저도 그곳을 빠져나올 수 없기 때문이죠. 그렇기에 우리는 이렇게 영화에서라도 블랙홀이 시각적으로 구현된다면 흥분을 감출 수 없는 것입니다.

그런데 2019년! 인류는 ‘볼 수 없던’ 블랙홀을 관측해내는 데 성공했습니다. 정확히 말하면 블랙홀 주변의 밝은 고리를 전파망원경으로 관측함으로써 밝게 빛나는 원반이 둘린 초대질량 블랙홀의 ‘그림자’를 본 것이라 할 수 있겠습니다.

인류가 최초로 관측한 블랙홀 M87*

놀랍게도 우리가 관측한 블랙홀은 인터스텔라에서 구현한 블랙홀과 매우 흡사한 형태를 하고 있어 전 세계 과학 마니아들을 더욱 흥분시켰습니다. 이러한 블랙홀 영상과 함께 천문학은 새로운 국면을 맞이했습니다. 지금까지 인공적 모사나 컴퓨터 시뮬레이션으로만 보던 것을 이제 직접 관측하여 연구할 수 있게 되었으니까요.

앞서 말한 중력파 검출에 성공하여 아인슈타인이 옳았음을 입증한 물리학자 세 명(라이너 바이스, 베리 배리쉬, 킵 손)은 그에 대한 공로로 2017년 노벨물리학상을 받았고, 역시나 블랙홀의 존재를 직접 증명해낸 물리학자 세 명(로저 펜로즈, 라인하르트 겐첼, 앤드리아 게즈) 또한 2020년 노벨상 수상의 영예를 안았습니다.

이것이 현재의 천문학입니다. 오늘날 인류는 이론적으론 볼 수 없는 것을 검출, 관측하기에 이르렀고 우주로 망원경을 쏘아 올렸으며, 우주 탐사선을 태양계 밖으로 내보냈습니다. 놀랍기 그지없습니다.
 
그렇다면 천문학은 어떠한 과정을 거쳐 이렇게 고도로 발전하게 되었을까요? 시간을 조금씩 거슬러 올라가다 보면 수많은 과학자가 천문학 이야기 속에 등장합니다. 갈릴레이와 케플러, 아인슈타인, 허셜, 허블처럼 대중에게 친숙한 인물들은 물론, 대중에게 친숙하진 않지만 굵직한 업적을 남긴 학자들이 많죠.

육안으로 볼 수 있는 9095개의 별을 정리하여 카탈로그를 만든 도리트 호플리트, 세페이드 변광성으로 우주의 크기를 가늠한 헨리에타 스완 레빗, 스펙트럼선을 올바르게 해석하여 별이 어떤 물질로 구성되어 있는지를 규명한 세실리아 페인, 태양 중심의 세계관으로의 길을 닦은 게오르크 폰 포이어바흐, 단번에 지구가 태양 주위를 돈다는 것을 보여준 제임스 브래들리 등이 바로 그 주인공입니다. 이들은 각고의 노력 끝에 의미 있는 발견을 했거나 현재의 관측 및 연구에 토대를 마련했는데요. 이처럼 천문학의 진일보를 이끈 학자들은 물론, 우주의 실체를 밝혀내기 위한 인류의 노력과 그 과정이 담긴 책이 출간되었습니다.

<100개의 별, 우주를 말하다>(플로리안 프라이슈테터/ 갈매나무/ 2021년)는 언제나 인류의 뮤즈로 존재했던 별에 관한 이야기와, 별을 관측하며 우주와 우리 자신을 이해하고자 했던 인간의 이야기를 담은 책인데요. 인류의 하늘 관측 역사부터 천문학계 최신 이슈까지 폭넓게 다루어, 우주에 관심을 갖기 시작한 독자들뿐만 아니라 더 전문적인 천문학 지식을 원하는 이들까지 두루 만족시킬 수 있을 것이라 확신합니다.
 
전파천문학, 성진학, 천문고고학 등 천문학은 한계를 모르고 끊임없이 발전하고 있으며 더 많은 것을 발견하고 있습니다. 앞으로 새롭게 관측될 천체들을 이해하기 위해선 우리 또한 발맞춰 따라가야만 하겠죠.
 
이 책으로 인해 우주와 천문학 지식을 얻는 것은 물론 우주 안에서 감당하게 될 우리의 역할에 대해 숙고해보는 계기를 얻길 바랍니다!

- 글 : 김하연 인터파크도서 자연과학MD(wintersea@interpark.com)



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