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[IT뉴스]빛을 들여다 보면 별이 보인다
온카뱅크관리자
조회:
26
2024-05-18 08:00:55
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="ZPOeDNva5b"> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="53J7xfaV1B" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080100059xnfd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="W53l1YBWYf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080100059xnfd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 게티이미지뱅크 제공 </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="1S9Yz36FZq" dmcf-ptype="general">저는 천문 현상을 과학적으로 분석하고 계산하는 이론천문학자입니다. 하늘을 직접 바라보는 일보다 컴퓨터와 칠판으로 작업하는 일이 훨씬 많지만 늘 그런 것은 아닙니다. 요즘 제 연구실에는 여러 대의 카메라가 자리 잡았어요. </p> <p dmcf-pid="tv2Gq0P3tz" dmcf-ptype="general"><strong>● 빛 하나에 무지개 가득</strong></p> <p dmcf-pid="FTVHBpQ0H7" dmcf-ptype="general">2021년 제가 다니는 한국천문연구원에서 K-SPEC 프로젝트를 시작했습니다. K-SPEC은 우리나라 최초로 만들어진 다천체분광기입니다. 다천체분광기는 수많은 별과 은하를 관측해서 이 천체들의 스펙트럼을 분석하는 기계입니다. 5000개 이상의 천체를 동시에 관측할 수 있죠.</p> <p dmcf-pid="3qN2nMDxHu" dmcf-ptype="general"> 그런데 스펙트럼이 무엇일까요. 비가 오고 난 뒤의 하늘 또는 워터파크처럼 물이 많은 곳에서 무지개를 본 적이 있나요? 무지개는 햇빛의 스펙트럼입니다. 햇빛에는 다양한 색이 섞여 있어요.</p> <p dmcf-pid="0BjVLRwMGU" dmcf-ptype="general">햇빛이 공기 중에 있는 작은 물방울을 지나가면 물방울은 하나로 섞여 있던 빛을 여러 방향으로 펼치고 빨간색부터 보라색까지 연속적으로 보이는 무지개색이 나타납니다. 이처럼 스펙트럼은 빛이 물질을 통과할 때 빛마다 꺾이는 정도가 달라서 펼쳐지는 빛의 띠를 의미합니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="ppnqR8j4Yp" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="뉴턴이 최초로 프리즘을 이용해 빛의 스펙트럼을 보는모습을 표현한 19세기 삽화. 위키미디어 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080101282mijx.jpg" data-org-width="400" dmcf-mid="YH5OHvuSYV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080101282mijx.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 뉴턴이 최초로 프리즘을 이용해 빛의 스펙트럼을 보는모습을 표현한 19세기 삽화. 위키미디어 제공 </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="UULBe6A810" dmcf-ptype="general">영국의 물리학자 아이작 뉴턴은 스펙트럼을 인공적으로 만들었습니다. 1666년 뉴턴은 투명한 삼각기둥인 프리즘을 이용해 햇빛의 스펙트럼을 관찰했습니다. 뉴턴이 본 스펙트럼은 빨간색에서 보라색으로 부드럽게 바뀌는 모습이었어요. 그런데 빛을 펼치는 도구인 분광기의 성능이 좋아지면서 19세기 초반 과학자들은 햇빛 스펙트럼 중간에 이상한 검은 선이 있다는 사실을 알게 됐습니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="uuobdPc6G3" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="19세기 초 유럽 과학자들이 발견한 햇빛의 스펙트럼 속 검은 선. 1860년 키르히호프와 분젠은 이 검은 선이 태양의 대기에 있는 화학 성분 때문에 생긴다는 것을 알아냈다. Almuazi(W) 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080102638zaci.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="G8GAvOtsZ2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080102638zaci.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 19세기 초 유럽 과학자들이 발견한 햇빛의 스펙트럼 속 검은 선. 1860년 키르히호프와 분젠은 이 검은 선이 태양의 대기에 있는 화학 성분 때문에 생긴다는 것을 알아냈다. Almuazi(W) 제공 </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="78mMkgloHF" dmcf-ptype="general">검은 선의 정체는 1850년대 독일의 과학자 구스타프 키르히호프와 로베르트 분젠이 밝혀냈습니다. 키르히호프와 분젠은 특정 화학 물질이 불꽃에 들어갔을 때 나타나는 밝은 선과 햇빛 스펙트럼의 검은 선들이 정확히 같은 위치에 있다는 것을 알아냈어요.</p> <p dmcf-pid="z6sREaSg1t" dmcf-ptype="general">태양의 대기에 있는 화학 물질이 햇빛 스펙트럼에 검은 선을 만들었지요. 이처럼 스펙트럼의 선을 관찰하면 천체에 어떤 화학 성분이 얼마나 들어 있는지 알 수 있습니다.</p> <p dmcf-pid="qoGAvOtsG1" dmcf-ptype="general"><strong>● 스펙트럼은 별의 온도계</strong></p> <p dmcf-pid="BgHcTIFOX5" dmcf-ptype="general">스펙트럼으로 알 수 있는 것은 천체의 화학 성분만이 아닙니다. 19세기 말, 독일의 물리학자 빌헬름 빈은 천체의 스펙트럼 속 가장 밝은 파장의 빛이 무엇인지 확인하면 천체의 온도를 알 수 있을 것이라고 생각했어요.</p> <p dmcf-pid="baXkyC3I1Z" dmcf-ptype="general">햇빛을 분석한 빈은 태양의 온도가 대략 6000캜일 것이라고 추측했고, 이는 실제 태양 표면의 온도와 비슷했어요. 태양보다 더 빨간색을 띠는 별은 표면 온도가 더 낮고, 반대로 하얗거나 파란색을 띠는 별은 표면 온도가 더 높습니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="KqN2nMDxtX" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="밤하늘에 보이는 별의 온도와 밝기를 표시한 지도. 대부분의 별은 주계열성(왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 지나는 대각선)이라고 불리는 띠에 속해 있다.ESO 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080103975kohm.jpg" data-org-width="601" dmcf-mid="Ht7l3X9HX9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080103975kohm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 밤하늘에 보이는 별의 온도와 밝기를 표시한 지도. 대부분의 별은 주계열성(왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 지나는 대각선)이라고 불리는 띠에 속해 있다.ESO 제공 </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="9BjVLRwMGH" dmcf-ptype="general">20세기 초가 되자 과학자들은 밤하늘에 보이는 별의 대부분은 온도가 높을수록 더 밝다는 사실을 알았습니다. 이러한 성질을 띠는 별을 주계열성이라고 해요. 주계열성을 연구한 과학자들은 별이 시간에 따라 어떻게 변화하는지도 알 수 있었지요.</p> <p dmcf-pid="2bAfoerR5G" dmcf-ptype="general">2022년 7월 미국항공우주국의 제임스 웹 우주망원경은 지구에서 1150광년 정도 떨어진 외계행성 WASP-96b의 스펙트럼을 관측했습니다. 과학자들이 스펙트럼 그래프에서 튀어나온 부분을 찾아내고 그 부분의 파장을 더 자세히 연구한 결과 이 행성에 물이 있다는 사실이 밝혀졌습니다.</p> <p dmcf-pid="V9k8aJsdtY" dmcf-ptype="general">이처럼 스펙트럼은 천체가 얼마나 오랫동안, 어떤 삶을 살아왔는지, 어떤 특징을 가지고 있는지를 자세히 알려줍니다. 천문학자에게는 그 어떤 멋진 우주의 사진보다도 천체 스펙트럼 그래프가 훨씬 귀하답니다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="f2E6NiOJGW" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="NASA 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080105226wfnl.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Xd612ze7tK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/18/dongascience/20240518080105226wfnl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> NASA 제공 </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="48mMkgloHy" dmcf-ptype="general">이런 스펙트럼을 한 번에 많이 관측할 수 있는 K-SPEC 프로젝트는 아직 진행 중입니다. 관측기기 개발이 다 끝나진 않았지만 곧 개발을 끝내고 우리나라의 힘으로 좋은 과학 성과를 낼 수 있기를 기대하고 있습니다.</p> <p dmcf-pid="86sREaSgZT" dmcf-ptype="general"><strong>※관련기사</strong><br> 어린이과학동아 5월 1일, <strong>[천문학자] 빛을 들여다 보면 별이 보인다</strong></p> <p dmcf-pid="6POeDNvaHv" dmcf-ptype="general">[홍성욱 한국천문연 선임연구원 none@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>
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