우리 우주는 수수께끼로 가득하다.
매일 천문학자들이 밤하늘을 탐구하여 우주에 관해 더 정확히 이해하려 한다.
그런데 당대 천문학에서 가장 인기 많은 화제는 무엇일까?
매일 밤, 여러 망원경이 ESO의 망원경처럼
천문학적인 수수께끼 여럿을 조사하기 위해 가동된다.
최첨단 천문학에서 손꼽히는 흥미로운 문제들을 다루고 있는 천문학자들에게 물어봤다.
이 과학자들은 매년 수천 회의 관측 요청을 검토하는 연구진의 일원이다.
이들은 ESO의 망원경이 가장 흥미로운 과학 주제만을 다룰 수 있도록 검토한다.
오늘날 우주론에서 큰 과학 문제로 손꼽히는 것은 우리 우주의 어두운 부분을 이해하려 하는 것입니다.
이 어두운 부분에는 두 개의 실체가 있죠. 암흑물질이라 불리는 것은,
우리 우주에서 중력이 강한 이유고, 암흑에너지라 불리는 것은
신기하게도 우리 우주의 팽창을 매일 더욱 빨라지게 만들고 있지요.
우주에 있는 이 어두운 요소들을 이해하기 위해서
지금 우리가 착수해야 할 일은 정말로 큰 전천 탐사 계획이죠.
그것으로 암흑물질이 있는 곳을 파악하고 암흑에너지가 어떻게 변하는지,
암흑물질이 이루는 구조는 시간에 따라서 어떻게 진화하는지 제약하는 겁니다.
은하에 관해서는, 매우 멀리 있는 퀘이사를 관찰하는
정말 흥미로운 최신 과학 분야가 등장했어요.
지금 멀리 있는 퀘이사에서 온 빛은 퀘이사에서 지구로 이동하면서
지구와 퀘이사 사이에 놓여 있는 기체와 물질 덩어리에 흡수되는데, 그래서 퀘이사를 관측하면
우리와 그것 사이에 있는 우주의 기체가 모두 어디에 있는지 파악할 수 있습니다.
정말 새롭게 떠오른 연구 분야예요. 이 정보를 이용하면 기체가 어떻게 움직이고,
어떻게 은하에 유입되어 새로운 별을 만들어내는지 알 수 있죠.
이 멀리 있는 퀘이사를 우주의 극초기 시대를 연구할 때 사용할 수도 있다.
재이온화로 유명한 시대 말이다.
오늘날의 우주는 물질들이 이온화되어 있습니다. 빅뱅과 함께 우주가 시작된 무렵부터요.
빅뱅 이후에는 우주가 중성 물질로 이루어졌던 시대가 있었는데,
우리는 그 시대를 암흑기라고 부릅니다. 그 뒤에 재이온화가 시작되죠.
무엇이 재이온화를 일으켰는지는 우리도 자세히 알지 못합니다.
퀘이사가 될 수도 있고, 은하가 될 수도 있습니다. 그래서 많은 연구진이
이 분야에서 열심히 연구하고 있지요.
다른 화젯거리로는 은하의 생사 과정에 관한 것입니다. 은하는 중력으로 기체를
끌어모아 생성된 것입니다. 그런데 여기서 궁금증이 생기죠.
어떻게 은하를 에워싸는 물질 속에서 금속, 즉 무거운 원소들이 관찰될까요?
은하와 은하 사이에 있는 물질 속에서도 그렇죠.
이 금속들은 어떻게 은하에서
은하 주변으로 운반되었을까요?
우리가 완전히 이해하지 못한 것은 은하들의 구조뿐만이 아니다.
천문학자들은
구상성단에 관해서도 연구하고 있다.
이것들은 공모양의 별 무리로, 은하의 중심을 공전한다.
구상성단은 매우 단조로울 줄 알았어요.
성단의 별들이 모두 같은 종류로서, 같은 시대에 태어나 같은 성분을 가지고 같은 삶을 살 줄 알았죠.
근데 실제로는 여러 분포로 나뉘더군요. 이 별들이 각기 다른 시기에 태어났거나
꽤나 다른 방식으로 삶을 살았다던가 아니면 외부에서 유입된 것일 수도 있죠.
이 과정을 이해하기 위해서 지금 이 순간에도 이 특별한 주제의 관측 제안이 수도 없이 있어요.
일시적 천체라고 불리는 것에 대해서도 흥미로운 관측 제안이 여럿 있는데요.
이 천체는 폭발하는 게 전부예요.
때문에 폭발할 때의 모습을 관측하고 싶겠죠. 이들이 언제 어디서 폭발하는지 알기 위해
그럴 만한 후보를 찾으려는 관측 제안도 있어요. 이것들이 폭발 이전에는 무엇이었는지, 그리고
이것들 일부가 폭발이 일어난 뒤에 잔광을 방출한다는 사실을 알고 있으므로
다양한 장비를 이용해서 이것들을 관측할 수 있길 원하겠죠.
폭발 이후에 무슨 일이 벌어지고 있는지 알기 위해서요. 그래야 이것이 무엇인지 알 수 있으니까요.
특히 흥미로운 유형의 일시적인 사건은
초신성이다.
이 눈부신 폭발은 약 수 주 뒤면 시야에서 보이지 않게 된다.
그런데 이 폭발은 어떤 별에서 발생했을까?
1a형 초신성의 원형이 일으키는,
그런 초신성은 말이죠.
천문학자들에게 있어 매우 중요합니다.
왜냐면 이 현상이 일어나는 동안 생성된 에너지가 사건 별로 거의 같은 것으로 생각되거든요. 그래서
이 초신성들은 우주론에서
표준촉광으로 사용돼요.
우리는 우주가 얼마나 크고 어떻게 진화하는지 알고 있죠. 전부 이 천체를 거리 눈금자로 사용해서 아는 거예요.
이 천체들을 통해 그런 중요한 정보를 알 수 있지만, 정작 아직까지 이들의 원형에 대해서는 잘 모르지요.
아직까지 별이 초신성으로 폭발하기 전부터 지켜본 적이 없거든요. 이게 바로 사람들이
크게 관심을 갖는 이유고, 우리가 이들을 탐색하려는 이유입니다.
초신성만 우리 우주에서 신비스러운 천체인 것은 아니다. 실제로 점점 더 많은 것들이 발견되고 있기 때문이다.
지금도 사람들이 알고 싶어하는 흥미로운 주제들이 수없이 있습니다.
누군가는 은하의 중심에 자리잡고 있는 초대질량 블랙홀과, 이 블랙홀이
은하의 나머지 부분과 어떤 연결성을 갖는지 연구하고 있습니다.
다른 이들은
아주 작고 희미한 은하에 관해 연구하고 있지요. 실제로 우리는 이들을 불과 몇년 전에서야 발견했고
곧장 이들의
물리량을 얻으려고 고된 일을 했습니다. 그리고 또
존재는 오래도록 알고 있었지만 발생하고 있는 물리 과정을
알 수 없는 것들을 다루는 관측 제안도 있습니다.
여러 천문학자들은 우리가 지구 근처에서 발견할 천체 때문에 들떠있다.
저는 과학계의 뜨거운 관심이 외계행성 분야, 특히 외계행성의 관측에 있다고 생각합니다.
관측은 두가지 방식으로 이루어집니다. 먼저
직간접적인 방법으로
희미하디 희미한 별들 주변에서 왜소하디 왜소한 행성들을 관측하는 것이죠.
그렇기에 실제로 우리는 지금 지구와 비슷한 행성들을 탐색하고 있다고 볼 수 있죠.
태양 같은 별뿐만 아니라 적색왜성 주변까지 말입니다.
동시에 지금 우리는 ESO에서 이 행성들의 대기를 연구할 수 있는 능력을 갖추고 있기도 합니다.
그것도 직접적으로 말입니다. 엄청나게 놀라운 일이죠.
이 주제들은 천문학자들이 세계 각지에서 ESO와 같은 세계적인 수준의 시설을 이용하여 다루고 있다.
천문학자들이 발견하는 것들은 우주에 관한 지식을 더욱 넓혀줄 것이다.
자막: ESO