천문학(天文學 행성, 혜성, 은하와 같은 천체와 지구 대기의 바깥쪽으로부터 비롯된 현상(우주 마이크로파 배경)을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 천체학이라고도 부른다.
오늘은 천문학에 대해 알아보고자 한다.
현재 전래하여 내려오는 몇 개의 별자리 이름이나 전해 내려오는 전설, 또는 몇 개의 별의 이름이나 미리내라고 하는 은하수에 대한 고유한 이름들을 볼 수 있다. 이는 한국에도 중국의 천문사상과는 관련이 없는 특유한 천문학적인 지식이 발달하였다는 사실을 말해주는 증거라고 볼 수 있다. 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등이 그 연구 대상이다.
천문학 또는 천체학은 인간이 하늘에 대하여 관심을 가지면서 가장 일찍 태동한 학문 중의 하나이다. 요즘 바쁜 현대인들은 하늘을 볼 시간이 많이 없다는 것이 안타까운 현실이지만 말이다. 선사 시대의 여러 문명은 피라미드, 스톤헨지와 같은 천문학적 유물들을 남겼으며, 바빌론, 그리스, 중국, 인도, 이란, 마야 문명 같은 동서양의 초기 문명들은 밤하늘에 관한 많은 관측기록을 남겼다.
그러나 망원경이 발명되고 난 후의 천문학은 현대 과학으로 발전하였다. 중력파를 측정한 LIGO나 허블 우주망원경, 지구 스케일로 분포하여 아주 큰 하나처럼 작동하는 전파 망원경, 웹스터 망원경 등 우주를 관측하는 장비 제작은 공학적으로 도전적인 일이다. 역사적으로 천문학은 측성학, 역법, 천체 항법, 그리고 심지어 점성술까지 수많은 분야를 포함했었는데, 현대의 천문학은 물리학, 화학, 공학 등을 이용한다. 또한 천체의 움직임에서 가장 비중이 큰 힘은 중력이므로 일반 상대론을 많이 이용하며, 별의 핵융합, 중성자별, 블랙홀, 퀘이사 등의 연구에는 물리학과 화학의 여러 분야를 쓰고 있다.
20세기에 들어온 천문학 분야는 관측 분야와 이론 분야로 나뉘게 되었다. 관측 천문학은, 천체에 대한 자료를 얻고, 물리적으로 분석하는 데 초점을 두었고, 이론 천문학은 천체와 천문학적 현상들을 컴퓨터나 해석적인(analytical) 방법으로 설명하는 모형을 세우는 것을 추구한다. 관측 분야와 이론 분야는 상호 보완적이며, 이론 천문학은 관측 결과를 설명하는 틀을 제공하고, 관측 천문학은 이론 결과를 확정해 주는 역할을 하고 있다.
천문학은 여러 자연과학 분야 중에서도 아마추어들의 공헌이 아직도 큰 분야 중의 하나인 학문이다. 아마추어 천문학자들은 특히 혜성·소행성·초신성같이 시간에 따라 변하는 현상(transient phenomena)들을 발견하고 관측하는 데 중요한 공헌을 하고 있다.
천문학(astronomy)과 점성술(astrology)은 헷갈려서는 안 된다. 점성술은 천문학과 같은 뿌리에서 나왔다 할지라도 현재는 완전히 다른 분야이다. 점성술은 천체들의 하늘에서의 위치가 인간의 활동에 영향을 미친다는 신념 체계이기 때문에 자연과학의 범주에 들지 않는다.
천문학의 어원과 용어에 대해서 알아보고자 한다.
천문학의 영어 낱말 astronomy는 별을 의미하는 그리스어 ASTRO (ἄστρον)과 법칙, 문화를 뜻하는 nomos (νόμος)에서 유래했다. 문자 그대로 "별의 법칙"(또는 별의 문화)을 의미한다. 별의 법칙이라... 뭔가 멋있는 말인 것 같다.
천문학은 또 점성술 학(인간의 사건이 천체의 위치와 연관이 있다고 주장하는 믿음 체계)과 혼동하면 안 된다. 천문학과 점성술은 공통된 근원을 공유하지만, 그들은 이제 완전히 구별된다는 것을 알아야 한다.
천문학과 천체물리학
일반적으로 천문학(astronomy)과 천체물리학(astrophysics)은 같은 의미로 쓰인다.
엄밀하게 사전적으로는 천문학은 "지구 대기 밖의 물체들의 물리적 성질을 연구하는 학문"이고 천체물리학은 "천문학의 한 분야이며 천체 및 천문현상의 물리적, 운동학적 특성을 연구하는 분야"이다. 한편, 천문학 개론서인 "물리적인 우주(The Physical Universe)"에서처럼 "천문학"은 우주·천체·천문현상을 정성적으로 기술하는 분야를, "천체물리학"은 이러한 대상을 보다 물리적으로 이해하는 데 중점을 두는 분야를 의미하는 데 쓰이기도 한다. 그러나 측성학과 같이 전통적인 천문학에 가까운 분야도 있다고 하지만, 대부분의 현대에서의 천문학 연구는 물리와 관련된 주제를 다루므로, 천문학은 실제로는 천체 물리학으로 불릴 수 있다. 여러 대학이나 연구소는 주로 역사적인 이유나, 구성원들의 가지고 있는 학위 등에 따라서 가끔 천문학과나 천체물리학과라는 용어를 쓴다. 예를 들어 천문학과가 역사적으로 물리학과와 같이 붙어 있었다면, 주로 천체물리학이라는 용어가 주로 사용된다. 저명한 천문학 저널로는 유럽의 천문학과 천체물리학(Astronomy and Astrophysics)과 미국의 천문학 및 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal), 천문학 저널(The Astronomical Journal)이 있다.
관측천문학에 대해서 알아보자.
천문학에서 모든 정보는 주로 천체로부터의 가시광 영역의 빛, 또는 일반적으로 다른 파장대의 전자기파를 감지하고 분석함으로써 얻어진다... 지상에서 관측이 가능한 파장대의 빛도 있지만 어떤 영역 대는 높은 고도의 지역에서나 또는 우주에서만 가능하다.
이처럼 관측천문학은 전자기파의 파장대별로 나누어진다.
전파천문학에 대해서 알아보자
전파천문학은 약 1mm보다 긴 파장대의 전자기파를 연구하는 분야이다.
전파망원경의 일종인 거대전파간섭계(VLA)
전파천문학은 관측천문학의 다른 분야와는 달리 관측된 전파를 개개의 광자로 다루기보다는 파동으로 다룬다. 그러므로 짧은 파장 영역의 전자기파와 달리, 전파의 세기(amplitude)뿐만 아니라 위상(phase)을 측정하는 데 상대적으로 수월하다. 어떤 전파는 열적 발산의 형태로 천체에 의해 생성되기도 하지만, 지구상에서 관측할 수 있는 대부분의 전파는 싱크로트론 복사의 형태이다. (싱크로트론 복사는 전자가 자기장 주변에서 진동할 때 생성된다.