우주의 신비 21

중력파와 상대성 이론

17세기 대표적 학자인 아이작 뉴턴은 시간과 3차원 공간을 별로 다루는 중력 이론을 내세우며, 중력의 작용이 순간적으로 일어난다고 가정하였다. 즉, 질량이 가진 물체가 가속하더라도 시간이나 공간에는 아무런 변화가 일어나지 않는다는 것이다. 1905년 아인슈타인은 질량을 가진 물체의 가속 운동에 의해 시공간에 잔물결 같은 요동이 발생하고 이것은 빛의 속도로 전달되며 시공간이 요동치게 된다며 뉴턴의 중력이론에 정면으로 반박을 한다. 중력파의 존재 아인슈타인은 바로 이 중력작용을 고려하여 4차원의 시공간을 기술할 수 있는 이론인 '상대성 이론'을 발표한다. 이듬해 1906년에 중력파의 존재를 이론적으로 예측 하는 논문을 발표하며, 상대성이론을 기술할 때 중력파의 작용이 빠지지 않게 된다. 이론이 발표되고 수십..

암흑물질, 암흑에너지의 실체?

흔히 우주의 구성 성분을 얘기할 때 우리 눈에 보이는 4%의 물질과 23%의 암흑물질, 그리고 나머지 73%의 암흑에너지로 이루어져있다고 얘기한다. 그렇다면 도대체 이 암흑물질 과 암흑에너지는 어떤 것이며 우주팽창에 관련해 어떤 관련성이 있을까? 암흑물질의 발견 과 증거사실 암흑 물질에 대해서는 아직까지도 확실히 알려진 부분이 없다. 그렇기에 암흑이라는 이름으로 통칭하여 물질과 암흑에너지로 구분지어 부르고 있는 것이다. 비록 눈에 보이지는 않지만 암흑물질의 존재는 확실하며 이는 중력작용으로 인해 증명된 바 있다. 암흑물질을 최초 발견하고 이름을 만든 사람은 '프리츠 츠비키' 라는 천문학자인데 1933년에 은하의 속도를 측정하는 과정에서 은하의 전체 질량과 중력에 비해 너무 빠르게 움직이는 점을 근거로 하..

호킹복사와 블랙홀의 증발

지난 달 21세기를 대표하는 이론 물리학자 스티븐 호킹 박사가 세상을 떠났다. 그는 블랙홀이 만들어지면 에너지를 방출해 내기 시작하는 질량을 상실하기 시작한다는 이른바 "호킹 복사(Hawking radiation)" 이라는 증발 이론을 발표해 큰 업적을 남기며 공로를 인정 받았다. 그렇다면 스티븐 호킹이 어떻게 호킹 복사를 찾아내게 되었는지 배경과 과정 그리고 블랙홀에서 빅뱅 이론을 설명하는 열쇠를 찾게 되었는지 한번 알아보자. 스티븐 호킹, 빅뱅 이론에 회의를 갖다그는 무에서 유를 창조할 수 있다는 빅뱅 이론에 대해서 회의적인 시각을 가지고 진실을 밝히고자 연구를 거듭하였다. 그러던 중에 만약 물질이 유에서 무로 사라질수 있다면 빅뱅이론에서 얘기하는 것처럼 무에서 태어나는 것도 가능할 수 있을것이라는 ..

태양계의 푸른 행성 지구

우리가 현재 살아 가고 있는 푸른 행성 지구. 우주에서 봤을 때 바다와 녹색의 자연과 구름의 어우러짐이 매우 아름다운 행성이다. 태양계 안에서 유일한 생명체가 서로 공존하며 살아가고 있는 지구는 어떻게 탄생이 되었으며 그 내부와 성질 그리고 어떻게 자전운동을 하는지 한번 알아보자. 원시 지구의 탄생지구는 약 46억년전에 태어났다. 원시 태양이 생겨나고 주위에 있던 수많은 미행성들이 충돌하고 뭉쳐져서 현재의 지구를 탄생시켰을 것이라 과학자들은 추측하고 있다. 탄생 직후의 지구는 아주 뜨거운 마그마의 바다였으나 미행성의 충돌이 잠잠해지면서 냉각하기 시작하고 얇은 지각이 형성됐다. 또한 이산화 탄소가 주 성분이였던 대기에는 비가 내림으로서 지금의 바다가 만들어지고, 이로인해 이산화탄소가 바다에 녹아 하늘이 맑..

미스테리 한 천체, 퀘이사

우주에는 아직도 밝혀지지 않은 미스터리한 천체들이 존재한다. 그 중에 준항성이라고 불리는 퀘이사에 대해 이야기를 해보자. 퀘이사(Quasar)는 'Quasi-stellar Radio Source' 의 약자로, 준성전파원으로도 불린다. 보통 블랙홀 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 만들어지는 거대한 발광체로 생각하면 되는데, 우리 별에서 관측 가능한 가장 먼 거리에 위치해 있는 천체이다. 퀘이사 = 별? 사실 과거에 망원경으로 거대한 에너지의 천체를 발견하였을 때는 단순히 하나의 별로만 생각했던 적이 있었다. 하지만 과학기술의 발전으로 전파망원경이 발명이 되고 좀더 세밀한 관측이 가능해지면서, 단순히 하나의 별이 아니라 수만개의 별로 이루어진 거대 은하라는 것이 발견이 되었다. 퀘이사의 특징 현재 관측..