다양한 관측천문학

천문학은 하늘에 떠 있는 혹은 지구 대기권 바깥 영역의 현상에 대해 연구하는 학문입니다. 모든 학문 중 천문학이 인류에게 가장 먼저 태동 되었다고 할 수 있습니다. 역사시대 모든 고대 문명들에는 천문학을 연구한 유물들이 있으며 선사시대에도 천문학 유적이 있었습니다. 망원경이 발명되기 전까지는 눈으로 밤하늘을 관찰하는 것이 전부였습니다. 그러다 망원경이 발명된 시기부터 천문학은 현대과학으로 자리 잡기 시작합니다. 훨씬 전문적이고 체계적으로 되었으며 20세기부터 

이론 천문학과 관측천문학으로 두 분야로 구분되게 되었습니다. 이번엔 눈으로 하늘을 보며 연구하던 행동들이 얼마나 발전되었는지 현대 관측천문학에 대해 알아보겠습니다.

천문학에서 천체는 가시광 영역과 그 밖의 파장(ex.전자기파장) 등의 정보를 줍니다. 따라서 이 정보들을 관측하고 분석하는 것이 관측천문학입니다.

이 다양한 파장 영역들은 관찰할 수 있는 위치도 다릅니다. 지상에서만 관찰할 수 있는 파장부터 높은 고도에서 관찰할 수 있는 파장과 대기권 밖에서 관찰할 수 있는 파장들이 있습니다. 관측천문학을 세부적으로 나뉘어보면

전파천문학

자외선 천문학

광학 천문학

적외선천문학

감마선 천문학

x-선 천문학

이 정도로 나눌 수 있습니다. 이 외에도 중력파와 중성미자를 이용한 관측도 있습니다.



전파천문학은 1930년에 우연히 발견되었습니다. 벨 전화 연구소 소속 공학자였던 칼 잰 스키는 대서양 횡단 음성전송에 사용되는 단파 통신에 자꾸 끼어드는 잡음을 조사하고 있었습니다. 커다란 지향성 안테나를 사용하는 잰 스키는 아날로그 펜과 종이 기록에 알 수 없는 의 전파원에서 오는 반복되는 신호가 기록되고 있다는 것을 알아차렸습니다. 신호가 24시간마다 절정에 달하였기 때문에, 잰 스키는 처음에는 간섭의 원인이 자신의 지향성 안테나의 시야를 가로지르던 태양이 아닌가 추측하게 되었습니다. 그는 이것을 자기 동료인 천체물리학자이자 교사인 앨버트 켈빈 스켈렛에게 전달했습니다.

그와 분석을 해본 결과로 잰 스키는 전파원이 태양이 아닌 궁수자리 은하수임을 결론 내렸습니다. 이후 잰 스키의 연구에 영감을 얻은 그로트 레버를 시작으로 전파망원경이 뿌리를 내리게 됩니다.

이러한 전파천문학은 약 1mm 이상의 파장대의 전자기파를 연구하는 분야가 됩니다. 그렇기에 다른 분야의 관측천문학과 달리 광자(光子)가 아닌 파동을 전파로써 다룹니다. 그래서 전파천문학은 특히 전파의 위상을 측정하는데 수월합니다.

이렇게 전파를 측정함으로써 전파를 방출하는 은하수들을 발견했고 각각 다음과 같이 이름이 지어졌습니다

궁수자리 A, 카시오페이아자리 A, 황소자리 A, 오리온자리 A, 고니 자리 A, 처녀자리 A, 센터 후 로스 자리 A 



자외선 천문학은 자외선 영역 대의 빛을 감지하는 분야입니다. 자외선 파장대는 10나노미터에서 320나노미터입니다. 이 천문대는 자외선이 지구 대기에 흡수되는 것을 이유로 고도가 높은 곳이나 대기권 밖에 설치해야 합니다. 자외선 천문학은 주로 뜨겁고 푸른 별들을 관측하기 적합합니다. 정확히는 뜨겁고 푸른 별들의 열복사와 방출선들을 연구하기 좋습니다.

우리은하와 그 밖의 다른 은하의 푸른 별들의 자외선을 관측해왔습니다. 푸른 별뿐만이 아니라 초신성 잔해, 행성상 성운, 

활동은하핵을 관측할 수 있습니다. 하지만 자외선은 성간 먼지에 흡수돼버릴 수 있기 때문에 자외선 관측에는 소광을 보정해 주어야 합니다.



광학 천문학은 가시광선 천문학이라고 할 수도 있었으며 역사상 가장 오래된 천문학 분야입니다. 오랫동안 광학적 관측은 그림으로 기록되어 왔으며 19세기부터 사진과 건판을 이용해 기록되기 시작했고 현재는 더욱 발전된 CCD 카메라를 통해 관측. 가시광 영역은 400나노미터에서 700나노미터입니다. 



적외선 천문학은 가시 광역의 붉은색 빛보다 파장이 더 긴 영역인 적외선 영역 대의 빛을 감지하고 분석하는 분야입니다.

1~3μm의 근적외선을 제외한 적외선 영역은 대기에 흡수가 되며 지구대기 또한 많은 적외선을 방출하기에 지구권 내에서는 관측하는 데에 어려움이 있습니다. 따라서 고도가 아주 높고 건조한 곳이나 대기권 바깥의 우주에 적외선 천문대를 설치합니다. 적외선을 관측하는 것의 이점은 온도가 낮아 가시광선을 거의 내지 않는 별들을 관찰할 수 있다는 것이고 파장이 길기 때문에 가시광선을 가로막는 성 간 먼지들을 쉽게 통과하여 분자구름이나 은하의 중심 부분까지 관찰할 수 있다는 것입니다. 그리고 어떤 분자는 특히 적외선에서 강한 방출선을 내는 데 이것을 이용하면 성간물질들에 화학적 정보를 얻을 수 있습니다.



감마선 천문학은 모든 관측천문학 분야 중 가장 짧은 전자기파 천체를 연구하는 분야입니다. 천체가 감마선을 내뿜는 것을 감지하는 것인데요. 천체 중 감마선 폭발체인 천체들이 감마선 폭발을 일으킬 때 감마선을 방출합니다. 또 활동은하핵 감마선을 방출합니다. 감마선천문대는 인공위성의 형태와 망원경의 형태가 있는데 망원경의 형태는 감마선을 직접 감지하지 않고 감마선이 지구대기에 흡수되는 순간에 발생하는 가시광 영역의 반짝임을 감지합니다.



x-선 천문학은 x-선을 방출하는 천체들을 관측하는 분야입니다. x-선을 방사하는 천체는 매우 뜨거우며 이 천체들이 x-선을 방사하는 형태가 대부분 제동복사, 싱크로트론복사, 흑체복사의 형태로 방사됩니다. x-선은 지구대기에 전부 흡수되어버리기 때문에 아주 높은 고도를 풍선이나 비행선 등을 띄워 감지하거나 우주망원경의 형태로 관측하는 것이 방법입니다.