별이 반짝이는 이유 (대기 굴절, 섬광, 시상)별빛은 지구 대기를 통과하는 순간 흔들립니다. 별 자체가 깜빡이는 게 아니라, 대기가 만들어내는 착시입니다. 저도 어릴 때 별이 실제로 빛을 껐다 켰다 하는 줄 알았습니다. 이 사실을 처음 알았을 때, 밤하늘이 완전히 다르게 보였습니다.대기 굴절이 별빛을 흔드는 원리별빛은 우주 공간에서는 거의 완벽한 직선으로 이동합니다. 문제는 지구 대기권에 진입하는 순간부터 시작됩니다. 대기는 균일한 덩어리가 아닙니다. 고도별로 온도가 다르고, 층마다 공기 밀도가 제각각입니다. 그 경계를 지날 때마다 빛의 경로가 미세하게 꺾입니다.여기서 굴절(refraction)이란, 빛이 서로 다른 밀도의 매질 경계를 통과할 때 진행 방향이 바뀌는 현상을 의미합니다. 물컵에 담긴 빨대가..

암흑물질 (은하회전, 중력렌즈, 우주구성)밤하늘을 올려다보며 "저게 전부일까?" 하는 생각을 해본 적 있으신가요? 저도 어느 날 밤 그런 생각을 하다가 암흑물질이라는 개념을 처음 접했습니다. 솔직히 처음엔 SF 설정인 줄 알았습니다. 그런데 파고들수록, 이게 오히려 현실이 SF보다 더 기묘하다는 걸 증명하는 사례라는 걸 알게 됐습니다.은하가 흩어지지 않는 이상한 이유일반적으로 우리가 보는 별과 가스, 먼지가 은하를 구성하는 전부라고 알려져 있습니다. 저도 처음엔 당연히 그렇게 생각했습니다. 그런데 1970년대 천문학자 베라 루빈이 은하 회전 곡선(Rotation Curve)을 측정하면서 이상한 점을 발견했습니다. 여기서 은하 회전 곡선이란, 은하 중심에서 거리에 따라 별들이 얼마나 빠르게 공전하는지를 나..

우주 은하 수 (은하 종류, 우주 거대구조, 관측 한계)밤하늘을 올려다보다가 "저 별들이 전부 우리은하 안에 있는 건가?" 하고 궁금해한 적 있으신가요? 저도 처음엔 그렇게 생각했습니다. 그런데 실제로는 우리가 맨눈으로 보는 별들조차 우리은하의 극히 일부에 불과하고, 우주에는 그런 은하가 2조 개 이상 존재할 가능성이 있다고 합니다. 이 숫자를 처음 접했을 때 솔직히 감각이 마비되는 느낌이었습니다.은하 종류와 우리은하의 위치우주에 은하가 그렇게 많다면, 은하는 대체 어떤 모습일까요? 제가 처음 천문학 자료를 찾아보면서 가장 놀랐던 건, 은하가 그냥 별 덩어리가 아니라 중력으로 결속된 거대한 구조물이라는 사실이었습니다.은하는 형태에 따라 크게 세 가지로 분류됩니다. 나선은하(Spiral Galaxy)는 중..

중력의 원리 (뉴턴 법칙, 시공간 휘어짐, 우주 구조)저도 처음엔 중력을 그냥 "아래로 잡아당기는 힘" 정도로만 알고 있었습니다. 땅에 서 있을 수 있고, 물건이 떨어지는 이유. 그게 전부인 줄 알았습니다. 그런데 우주를 공부하면서 중력이야말로 우주 전체의 뼈대를 유지하는 힘이라는 걸 알게 됐고, 그때부터 이 힘이 새롭게 보이기 시작했습니다.중력을 처음 제대로 이해하게 된 순간 — 뉴턴 법칙솔직히 고등학교 때 만유인력의 법칙을 배우면서도 크게 와닿지 않았습니다. 공식은 외웠지만 "그래서 뭐?"라는 느낌이었습니다. 그런데 어느 날 이런 사실을 다시 마주했습니다. 사과가 떨어지는 것과 달이 지구 주위를 도는 것, 그리고 지구가 태양 주위를 도는 것이 전부 같은 원리라는 사실 말입니다.뉴턴이 정리한 만유인력의..

빛의 속도 (광속 한계, 광년 단위, 우주 시간)우주에서 빠르기로 따지면 빛이 최고라는 건 누구나 압니다. 그런데 "빛이 빠르다"는 사실 말고, 빛의 속도가 왜 물리학의 기준으로 쓰이는지 설명할 수 있는 사람은 생각보다 많지 않습니다. 저도 그랬습니다. 빛의 속도가 중요하다는 말을 들을 때마다 그냥 넘겼는데, 어느 순간 밤하늘을 보다가 "저 별빛이 수백만 년 전에 출발한 거라면, 나는 지금 과거를 보고 있는 건가?" 하는 생각이 들면서 진지하게 파고들기 시작했습니다.빛의 속도, 얼마나 빠른지 감이 안 잡힌다면빛은 진공 상태에서 초속 약 299,792km로 이동합니다. 여기서 진공(眞空)이란 공기나 물질이 전혀 없는 상태를 말하며, 빛은 이 조건에서 가장 빠르게 이동합니다. 지구 둘레가 약 4만 km이니,..

별자리 계절 변화 (지구 공전, 황도, 항해)지구는 태양 주위를 약 365일에 한 바퀴 돌고 있습니다. 이 단순한 사실 하나가 밤하늘을 계절마다 완전히 다른 모습으로 바꿔놓습니다. 저는 겨울에 보이던 오리온자리가 여름에 사라지는 걸 처음 알았을 때, 솔직히 별이 어디로 간 건지 한참 헷갈렸습니다. 그 이유를 이해하고 나서야 밤하늘을 보는 시선이 달라졌습니다.지구 공전이 밤하늘을 바꾸는 방식별자리가 계절마다 달라지는 이유를 단순히 "지구가 돌아서"라고 설명하는 분들도 있는데, 저는 그 설명만으로는 처음에 잘 와닿지 않았습니다. 조금 더 구체적으로 들어가 보면 이해가 훨씬 빠릅니다.지구는 공전(公轉), 즉 태양을 중심으로 궤도를 따라 1년 주기로 도는 운동을 합니다. 여기서 공전이란 지구가 자전축을 중심으로..