천문학이란 무엇인가? [정의와 역사]

 인간은 오랫동안 천국을 응시하며 주위의 우주에 의미와 질서를 부여하려고 노력해왔다. 밤하늘에 각인된 무늬인 별자리의 움직임이 가장 쉽게 추적할 수 있었지만, 일식과 행성의 움직임과 같은 다른 천체 사건들도 도표로 작성되고 예측되었다. 천문학 정의: 천문학은 태양, 달, 별, 행성, 혜성, 가스, 은하, 가스, 먼지 그리고 다른 비 지구적 신체와 현상에 대한 학문이다. K-4 학생들을 위한 커리큘럼에서 나사는 천문학을 단순한 "별, 행성, 우주에 대한 연구"로 정의한다. 천문학이나 점성술은 역사적으로 연관되어 있었지만 점성술은 과학이 아니며 더 이상 천문학과는 관계가 없는 것으로 인식되지 않는다. 아래에서 우리는 천문학의 역사와 우주론을 포함한 관련 연구 분야에 대해 논한다.역사적으로 천문학은 천체의 관측에 초점을 맞춰왔다. 천체물리학과 가까운 사촌이다. 간단히 말해서, 천체물리학은 천문학 물리학의 연구를 포함하며, 그 밖의 물체의 행동, 성질, 움직임에 초점을 맞춘다. 그러나 현대 천문학은 이러한 신체의 움직임과 특징의 많은 요소들을 포함하고 있으며, 오늘날에는 이 두 용어가 서로 교환하여 사용되는 경우가 많다. 현대의 천문학자들은 이론과 관찰의 두 분야로 빠지는 경향이 있다. 대부분의 다른 과학 분야와는 달리 천문학자들은 탄생부터 죽음까지 전적으로 시스템을 관찰할 수 없다; 세계, 별, 은하의 수명은 수백만년에서 수십억년에 이른다. 대신에 천문학자들은 어떻게 그들이 형성되고, 진화하고, 죽었는지 결정하기 위해 진화의 다양한 단계에서 신체의 스냅사진에 의존해야 한다. 따라서 이론적 천문학 및 관측적 천문학은 이론적 과학자들이 실제로 수집된 정보를 사용하여 시뮬레이션을 만드는 반면, 관측은 모형을 확인하거나 모형을 수정해야 할 필요성을 나타내는 역할을 하기 때문에 서로 혼합되는 경향이 있다.

천문학은 여러 하위 분야로 나누어지며, 과학자들이 특정한 물체와 현상을 전문적으로 다룰 수 있게 한다. 2006년 2월 27일에 찍힌 목성의 붉은 반점.

2006년 2월 27일 찍은 목성의 붉은 반점. (이미지 크레딧: 크리스토퍼 고 나사를 경유)

행성 천문학자들은 행성의 성장, 진화, 죽음에 초점을 맞춘다. 대부분의 사람들이 태양계 내부의 세계를 연구하는 동안, 몇몇은 다른 별 주위의 행성에 대한 증가하는 증거의 몸을 사용하여 그것들이 어떤 것일 수 있는지 가설을 세우기도 한다. 유니버시티 칼리지 런던에 따르면, 행성 과학은 "천문학, 대기 과학, 지질학, 우주 물리학, 생물학, 화학의 측면을 포함하는 교차 훈련 분야"라고 한다. 별의 천문학자들은 별의 죽음에서 살아남는 블랙홀, 성운, 백색 왜성, 초신성 등 별에 눈을 돌린다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA)는 별천문학의 초점은 우주에서 일어나는 물리적 화학적 과정에 있다고 말한다." 태양 천문학자들은 태양이라는 하나의 별을 분석하는데 시간을 보낸다. NASA에 따르면, "태양에서 나오는 빛의 양과 질은 밀리초에서 수십억 년까지의 시간 척도에 따라 달라진다. 이러한 변화를 이해하는 것은 과학자들이 지구가 어떻게 영향을 받는지 인식하는데 도움을 줄 수 있다. 태양은 또한 표면의 세부사항을 밝힐 수 있을 만큼 가까운 유일한 별이기 때문에 다른 별들이 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움을 준다.

은하 천문학자들은 우리 은하인 은하수를 연구하는 반면, 외계 천문학자들은 은하계 밖에서 이 별들의 집합이 어떻게 형성되고, 변화하고, 어떻게 죽는지 판단하기 위해 그 바깥에 있다. 위스콘신-매디슨 대학은 "별과 가스의 분포, 구성, 물리적 조건에서 패턴을 확립하는 것은 진화하는 우리 집 은하의 역사를 추적한다"고 말한다. 우주학자들은 빅뱅의 폭력적인 탄생에서부터 현재의 진화, 궁극적인 죽음까지 우주 전체에 초점을 맞춘다. 천문학은 흔히 (항상) 매우 구체적이고 관찰할 수 있는 것들에 관한 것인데 반해, 우주론은 전형적으로 우주의 대규모 성질 및 난해하고, 보이지 않으며 때로는 순수하게 이론적인 것들 즉 끈 이론, 암흑 물질과 암흑 에너지, 다중 우주의 개념 등을 포함한다. 천문 관측자들은 우주에 있는 물체의 넓은 범위를 연구하기 위해 전자기 스펙트럼의 다른 파장(전파에서 가시광선까지 그리고 X선과 감마선에 이르기까지). 최초의 망원경은 육안으로 볼 수 있는 것에 대한 단순한 광학 연구에 초점을 맞췄고, 오늘날에도 많은 망원경들이 그러한 연구를 계속하고 있다. [천체 사진: 허블우주망원경의 최신 우주관]

그러나 가벼운 파도가 점점 더 활기차짐에 따라, 그들은 더 빨리 또는 더 느리게 움직인다. 다양한 파장을 연구하기 위해서는 다른 망원경이 필요하다. 파장이 짧아진 방사선은 자외선, X선, 감마선 파장의 형태로 나타나는 반면, 에너지가 적은 물체는 파장 적외선과 전파를 더 길게 방출한다. 천문학의 가장 고대의 분파인 천문학은 태양, 달, 행성의 측량이다. 이러한 움직임의 정확한 계산은 다른 분야의 천문학자들이 행성과 별의 탄생과 진화를 모형화하고, 일식과 같은 유성우, 혜성의 출현과 같은 사건을 예측할 수 있게 한다. 행성협회에 따르면, 비록 어려운 과정으로 남아있지만, "항성계는 외계 행성을 탐지하는 데 사용되는 가장 오래된 방법"이라고 한다. 초기 천문학자들은 하늘의 패턴을 알아채고 그들의 움직임을 추적하고 예측하기 위해 그것들을 조직하려고 시도했다. 별자리라고 알려진 이 무늬들은 과거의 사람들이 계절을 측정하는데 도움을 주었다. 별과 다른 천체의 움직임은 전 세계적으로 추적되었지만, 중국, 이집트, 그리스, 메소포타미아, 중앙 아메리카, 인도에서 널리 퍼져 있었다. 천문학자의 이미지는 밤 내내 망원경에서 외로운 영혼이다. 실제로 오늘날 대부분의 하드코어 천문학은 컴퓨터가 조종하는 원격 망원경(지상이나 우주)에서 만들어진 관측으로 이루어지며 천문학자들은 컴퓨터 생성 데이터와 이미지를 연구한다. 사진술, 특히 디지털 사진술의 등장 이후 천문학자들은 과학뿐만 아니라 대중을 사로잡는 놀라운 우주 사진을 제공해 왔다. 천문학자들과 우주 비행 프로그램들은 또한 우리 자신의 행성을 연구하는 데 기여하는데, 이 때, 바깥을 내다보는 임무(또는 달과 그 이상으로 여행하는 것)가 우주에서 지구의 위대한 사진을 뒤돌아보고 스냅할 때 도움이 된다.

실제 나의 생각으로는, 이런 천문학에 대한 정의는 과학적 사실에 근거한 정의 자체도 중요하지만 사람마다 하늘의 별을 어떻게 받아들이는지에 따라서도 많이 다를 것 같다. 누군가에게는 보이지 않는 하늘의 저 끝에 있는 어떤 별을 연구할 수도 있고, 당장 눈 앞에 보이는 달을 기초로 연구할 수도 있기 떄문이다.