누구나 천문학

우리는 오랜 옛날부터 하늘 너머의 세상을 궁금해했다. 그리고 이제 우주를 여행하는 시대가 되었다. 수천 년 동안 인류사에서 궁금해하고 연구했던 우주와 천체에 대한 호기심을 약 1000여 개의 질문과 답으로 소개한 만큼 재미있는 우주 이야기를 만나게 될 것이다!

별은 왜 빛날까? 블랙홀에 빠지면 무슨 일이 생길까? 달은 무엇으로 만들어졌을까? 외계 생명체는 존재할까? 외계 생명체가 존재한다면 그들은 어디에 있을까? 지구의 나이는 얼마나 되었을까? 우주에서도 인간은 살 수 있을까? 우주는 어떻게 시작되었나? 우주는 어떻게 종말을 맞을까? 영화와 드라마 속 우주 이론은 실제로 존재할까?
우주에 대한 사람들의 궁금증은 끝이 없다. 그리고 이 책에는 우리가 가장 궁금해하는 우주와 천체에 대한 약 1000가지의 질문과 답이 담겨 있다.
이러한 질문과 답은 천문학 이야기, 다시 말해 우주와 우주 안에 있는 모든 것 그리고 그 비밀과 수수께끼를 풀어온 역사 전반에 걸친 인간의 노력에 대해 들려준다.
문명의 동이 튼 이후로 사람들은 천체에 대해 알고자 노력해왔다. 그것이 무엇인지, 어떻게 움직이는지, 그리고 왜 그런지를 이해하려고 했다.
처음에는 수수께끼 같아 고대 우리 조상들은 신화와 전설을 생각해내고 별과 행성에 초자연적 특성을 부여했다. 하지만 서서히 하늘과 그 안에 있는 것들이 초자연적인 것이 아니라 자연적인 것이라는 사실을 알게 되었다. 또 이러한 사실을 소수의 특권층만 아니라 누구나 이해할 수 있게 되면서 서서히 천문학이라는 과학이 탄생한 것이다.
과학이란 무엇인가? 이것은 실험복을 입은 과거의 사람들을 기억하고, 별생각 없이 반복하고, 그리고 잊어버리면 되는 두꺼운 책에 담긴 교과 과정이 아니다. 과학은 질문을 던지고 답을 찾는 과정이다. 답을 얻기 위해 사실을 따져보고 논리적 추론을 하며 이 추론을 예측과 실험 그리고 관측을 통해 시험한다. 이와 같은 내용을 질문과 답으로 이 책에 소개하고 있다.
여러분은 역사적으로 제기되었던 질문과 질문을 던진 사람들에 대해, 그리고 그들이 답을 찾기 위해 어떻게 노력했고 그 과정에서 무엇을 발견했는지를 배울 것이다. 우리는 이러한 끊임없는 질문자들, 즉 천문학의 기반을 닦고 지식의 최전선에 앞장섰던 선구자들이 이루어낸 지식을 통해 우주를 이해할 수 있을 것이다. 그리고 이러한 탐구는 연구자들에 의해 계속될 것이다.
현대에 이르러 우리 인간은 지상 망원경과 우주 망원경으로 가시적인 우주의 가장자리를 보게 되었다. 또한 먼 거리의 세계를 로봇 우주선을 통해 탐사했으며 우주로의 첫걸음을 내딛는 역사적 경험도 이루었다. 아직도 우리는 더 많은 것을 배우고 경험할수록 우리가 얼마나 모르고 있는지를 깨닫게 된다. 그리고 이것은 시작에 불과하다. 이러한 대답들은 여러분을 또 다른 1000가지의 질문으로 이끌어 우리보다도 앞선 과학 탐험가들과 마찬가지로, 해답을 찾는 과정을 통해 발견의 즐거움을 경험할 수 있을지도 모른다!

들어가는 말 8
감사의 글 10
제1장 천문학의 기초
천문학의 주요 분야 12
천문학의 역사 15
중세와 르네상스 시대의 천문학 24
18세기와 19세기 천문학 발전 34
물질과 에너지 41
시간과 파동 그리고 입자 49
양자역학 57

제2장 우주
우주의 특성 64
우주의 기원 68
빅뱅의 증거 75
우주의 진화 77
블랙홀 82
웜홀과 우주 끈 91
암흑 물질과 암흑 에너지 93
다차원 이론 98
우주의 끝 103

제3장 은하
은하의 기초 108
은하수 119
우리은하의 이웃 은하 124
은하의 운동 131
은하의 나이 134
은하 먼지와 성운 137
성운, 퀘이사 그리고 블라자 141
은하 안의 블랙홀 147
활동 은하 148
보다 활동적인 은하와 퀘이사 151

제4장 별
별의 기초 158
별자리 160
별의 측정과 기술 164
별의 원리 168
흑점, 플레어, 태양풍 175
별의 진화 179
태양 188
왜성과 거성 192
중성자별과 펄서 198
복사성 201
연성계 204
성단 208

제5장 태양계
행성계 216
행성의 기초 220
내부 태양계 225
거대 가스 행성들 235
위성들 248
카이퍼 대와 그 너머 257
소행성들 262
혜성들 266

제6장 지구와 달
지구 276
궤도와 자전 278
대기 281
자기장 284
밴앨런대 288
중성미자 290
우주선 293
유성과 운석 296
달 302
조석 310
시계와 달력 313
계절 317
식 320

제7장 우주 계획
로켓의 역사 328
인공위성과 우주선 337
스푸트니크 시대 341
통신위성 343
우주로 간 최초의 인간 346
소련의 초기 우주 계획 352
미국의 초기 우주 계획 356
아폴로 미션 359
초기 우주 정거장들 368
우주 왕복선 374

제8장 오늘의 천문학
측정 단위 378
망원경의 기초 384
사진과 측광 390
분광학 393
간섭 측정 396
전파 망원경 398
마이크로파 망원경 402
태양 망원경 406
특수 망원경 407
지상 천문대 409
공중 천문대와 적외선 천문대 415
우주 망원경 420
적외선 우주 망원경 425
엑스선 우주 망원경 427
자외선 우주 망원경 431
감마선 우주 망원경들 434

제9장 태양계 탐사
탐사의 기초 440
태양 탐사 442
수성과 금성 탐사 445
화성 탐사 452
실패한 화성 미션들 459
21세기의 화성 탐사 462
외계 행성 탐사 468
소행성과 혜성 탐사 486

제10장 우주 안의 생명
우주 안의 거주 496
지구 위와 달 위의 생명 503
우리 태양계 안의 생명 508
지적 생명체 탐색 513
외계 행성 518
외계 행성의 생명 523

찾아보기 531

찰스 리우 스테이튼 아일랜드 칼리지 뉴욕시립대학의 천체물리학 교수이자, 미국자연사박물관 안 헤이든 플래니타리움과 천체물리학 자문을 맡고 있다. 연구 분야는 충돌하는 은하, 퀘이사, 스타버스트, 우주의 별 형성 역사 등이다. 하버드 대학과 애리조나 대학에서 학위를 받았고, 키트피크 국립 천문대와 콜롬비아 대학에서 박사 학위와 연구과정을 마쳤다. 많은 학술연구논문을 발표했으며 자연사 잡지에 〈그곳에Out There〉라는 천문학 칼럼을 썼다. 2001년 닐 타이슨Neil Tyson, 로버트 아이리언Robert Irion 등과 함께 《하나의 우주: 우주안의 집에서One Universe: At Home in the Cosmos》를 출간해 미국 물리학회American Institute of Phsics로부터 과학저술상을, 2005년 미국 천문학회American Astronomical Society로부터 태양물리학에 관한 대중작가상을 받았다.