[AstroTech/Week_1] 천문학에 기여한 과학 기술

AstroTech: The Science and Technology behind Astronomical Discovery
by Andy Lawrence, Catherine Heymans
https://class.coursera.org/astrotech-001

제 1주차 강의: https://class.coursera.org/astrotech-001/wiki/Week-1_page

1부 : 우리가 알고 있는 우주 (4 mins)

오늘날 천문가(전문 연구자 혹은 아마추어 천문가이던)들이 알고 있는 우주의 지식은 지난 20년 사이에 급격히 확대 되었습니다. 천문학 교과서조차 관측위주에서 우주론에 더큰 비중을 두고 있는데 그렇게 된 이유가 뭘까요?

Motivating the course. Astronomers know some amazing things - but how do we know?

2부 : 천문학의 혁명 (11 mins)

우리가 요즘처럼 우주에 대한 지식을 광범위하게 확대할 수 있었던 것은 훌륭한 천문학자들이 기여한 덕이지만 과학과 기술의 발전이 미친 영항도 엄청납니다. 천문학이 혁명적으로 발전하게된 계기를 6가지로 요약해보면,

첫째, 망원경의 발명. 망원경의 발명이 천문관측에 끼친 영향은 두말 할 필요가 없죠. 망원경은 실생활의 여러 방면에 활용됩니다. 뱃사람이 보는 망원경과 천문가가 보는 망원경의 의미는 많이 다릅니다. 미신의 영역에서 과학의 영역으로 발전하게된 계기아닐까요?

둘째, 분광학(spectroscopy)의 발달. 17세기 뉴튼이 빛을 분산 스펙트럼으로 들여다 본 이래 수많은 과학 분야에서 활용되었습니다. 어느 물질이 탈때 내는 빛의 스펙트럼을 분석해 보면 그 물질의 조성을 알 수 있죠. 별빛의 스펙트럼을 보기 시작한 것은 2백년이 지난 19세기 때 입니다. 멀리 떨어진 별의 물리적 화학적 특성을 알게된 것이죠. 이제 관측 위주에서 천체물리학으로 전환되기 시작한 계기가 되었습니다.

셋째, 사진기술. 스케치에 의존한 관측기록은 관측자의 사심이 들어가고 경우에 따라 커다란 논란을 잃으키기도 합니다. 19세기의 위대한 방명품인 사진기술은 천체 관측을 객관적으로 영구히 기록하는데 크게 기여했죠. 노출시간을 조절하여 빛을 모을 수 있어 어두운 대상을 기록할 수 있게되었습니다. 오늘날에는 사진 건판대신 전자 감응 장치들이 사용됩니다. 디지털 카메라죠. 

넷째,  다중-파장(multi-wavelength)천문학. 인간의 빛 감각기관인 눈으로 볼 수 있는 빛의 범위는 매우 좁습니다. 우주로부터 전달되는 천체의 다양한 정보는 가시광선 뿐만 아니라 전파, 적외선, 자외선, 엑스선, 감마선등 엄청나게 넓은 범위의 빛이 쏟아져 들어옵니다. 그동안 가시광선에 의존하던 것에 벗어나 20세기 과학기술 발전의 덕분에 넓어진 범위의 빛을 감지할 수 있게되었습니다. 

다섯째, 우주(인공위성) 천문학. 로켓 기술의 발달로 관측장비를 지구밖으로 올려보낼 수 있게 되었죠. 지구의 대기권은 우주로 부터 쏟아지는 빛 중 많은 양을 차단합니다. X선 의 경우 대기권을 통과하며 거의 차단되어 지상에서는 관측하기 힘들죠. 지구 밖으로 올려보낸 엑스선 관측장비를 통해 우주 생성의 기원을 조금이나마 밝히게 되었습니다. 또한 대기로 인해 별빛이 왜곡되고 관측 상이 아주 흐려지게됩니다. 지상의 거대 망원경이라도 허블 우주 망원경에 비할 수 없다는 것을 이미 알고 있죠.

여섯번째, 컴퓨터 기술. 관측한 영상을 데이터화 하여 컴퓨터에 저장하고 분석할때 컴퓨터의 역활은 지대합니다. 수많은 데이터를 수집하고 이를 근거로 이론과 맞춰봅니다. 시뮬레이션을 통해 여러가지 이론을 통합할 수 있으며 관측한 데이터를 활용하여 다시 이론을 수정해 나갑니다.

이 강좌는 6주간에 걸처 천문학의 혁명에 동원된 과학 기술에 대해 살펴볼 것입니다.

2부 천문학의 혁명 한글자막: https://drive.google.com/file/d/0B0_em-XCeoaTNXkwS0hGei0zb2c/edit?usp=sharing

3부 : 천문학의 어려움 (11 mins)

천문학은 멀리 떨어진 천체를 연구합니다. 멀어도 너무 멀고, 진행되는 시간도 너무 느리죠. 빛의 속도가 엄청나게 빠릅니다만 이 빛이 일년간 달려간 거리 쯤은 천문학에서 떨어져 있다고 치지도 않죠. 별의 일생을 100억년이라 하는데 백만년 천만년 정도는 눈깜짝할 새라고 해야 할 겁니다. 이러한 우주의 단위와 규모에서 급격히 발생하는 현상도 있죠. 초신성은 수일내에 갑자기 폭발했다 수개월 만에 사라집니다. 이정도면 눈깜짝할 새도 아니고 뭐라고 할까요. 이것이 천문학을 아주 어렵게 만드는 요인입니다.

Part 4 : The Horse and the Cart (3 mins)
A brief discussion of whether Technology drives Science, or the other way round