천문학과 과학혁명
17세기를 전후로 하여 발명된 망원경을 통해 더 멀리 볼수 있었고, 20세기에는 역학과 전자기학 및 상대성이론과 같은 현대 물리학의 발전으로 천문학은 도움을 받아 새로운 장을 열 수 있었다. 20세기에 인간은 지구를 벗어나며 우주공간을 관찰 및 탐험을 할 수 있게 되었다.
코페르니쿠스가 태양 중심인 지동설을 르네상스 시기에 발표를 했고 갈릴레이와 케플러가 이 주장을 지지하면서 확장하고 발전시켰다. 갈릴레이가 처음으로 망원경을 도입하여 천문학을 연구했다. 케플러는 태양을 중심으로 행성들이 타원궤도를 공전하고 있는 태양계 모형을 만들어냈지만 행성들이 타원 궤도를 그리는 이유는 정확하게 알지는 못하였다. 하지만 이것은 뉴턴이 천체역학과 함께 중력을 법칙을 발견하면서 이유를 알게 되었다. 뉴턴은 새로운 방식의 망원경을 고안했으며 사람들은 이것을 반사망원경이라고 불렀다.
망원경의 크기와 성능이 향상됨으로서 천문학은 더 많은 발전을 하게되었고 프랑스 천문학자 라카유는 많은 별들의 목록을 만들었으며 허셜은 성운과 성단목록을 만들었다. 1781년 천황성을 발견했고 1838년 베셀이 백조자리 61별의 연주시차를 측정하면서 별까지의 거리를 처음으로 측정하게 되었다. 18,19세기 중 오일러, 클레로, 달랑베르는 삼체문제를 풀기 위해서 노력을 기울였다. 이를 통해 태양과 달의 위치를 옛날보다 정확히 예상할 수 있었다. 라그랑주와 라플라스는 이러한 것들을 더 발전시킴으로서 달과 행성의 섭동으로부터 질량을 예측했다.
분광학과 사진술 같은 새로운 기술들의 발전은 천문학 좀 더 빠르게 진화시켰다. 프라운호퍼는 1814년 태양의 스펙트럼에서 600여개의 띠들을 발견했고 키르히호프는 1859년 이러한 발견은 서로 다른 원소들에 의해 생겨진다는 것을 알아냈다. 분광학을 다른 별들에 적용을 시키면서 별들은 태양과 같은 천체이지만 온도와 질량, 크기만 다르다는 것을 알아냈다.
20세기에 들어오면서 하늘에 보이는 은하수는 별들의 집합인 우리은하라는 것을 알았다. 그리고 우리은하 밖의 외부은하와 함께 우주 팽창을 알아냈다. 현대 천문학은 펄사, 전파은하, 블레이져, 퀘이사와 같은 천체를 발견했고 이런 관측은 중성자별과 블랙홀을 설명하는 이론을 더 발전시켰다. 우주의 원소함량, 우주 마이크로파 배경, 허블의 법칙 등과 같이 관측이 지지하는 대폭발이론이 등장을 했으며 물리적 우주론은 20세기에 들어와 더 커졌다. 우주망원경이 발전하면서 지구대기에 흡수되어 관측할수 없었던 전자기파 영역을 통해 관측이 가능해졌다.
천문학과 관측천문학
천문학은 모든 정보를 천체로부터 오는 가시광 영역의 빛이나 일반적으로 다른 파장대의 전자기파를 분석하면서 얻게된다. 관측천문학은 전자기파의 파장대별로 영역을 나눌 수 있으며 지상에서 관측이 가능한 파장대의 빛도 있지만 특정 영역의 파장대는 높은 고도나 우주에서만 관측이 가능하다.
전파천문학은 약 1mm보다 긴파장대의 전자기파를 통해 관측하는 분야이다. 전파천문학은 관측천문학의 다른 분야들과는 달리 관측되어진 전파들은 광자로 다루기보단 파동으로 이루어진다. 따라서 짧은 파장의 전자기파와는 다르게 전파의 세기뿐만아니라 위상을 측정하는 것이 더 쉽게 관측이 가능하다. 어떤 전파들은 열적발산의 형태로 천체에서 생성되지만 지구상에서 관측되는 대부분의 전파들은 싱크로트론 복사의 형태를 띄고 있다.
적외선천문학은 적외선 영역대의 빛을 감지하고 분석하는 학문이다. 근 적외석을 빼고선 적외선 영역의 빛은 대기에 대부분 흡수가 되지만 지구 대기도 많은 양의 적외선을 내뿜고 있다. 따라서 적외선 관측의 경우 높은 고도에 위치한 천문대나 우주에서 진행이 되며 적외선을 사용하면 행성이나 원시 행성 원반과 같은 온도가 낮아서 가시광선을 내뿜지 않는 천체를 관측할 때 유용하다. 파장이 긴 적외선의 경우 가시광선을 가로막는 성간 먼지를 통과할 수 있다. 따라서 우리은하의 중심부와 분자구름 깊은 곳에서 만들어지는 별들은 연구하는데 사용된다. 특정 분자들의 경우 적외선에서 강한 방출선을 내뿜는데 이를 사용하면 성간물질의 화학을 밝혀낼 수 있다.
광학천문학은 가장 오래된 천문학의 한 분야이며 옛날의 광학 영상의 경우 손으로 그려 기록을 했다. 19세기 후반과 20세기에는 사진과 건판을 통해 기록을 하게 되었다. 오늘날에는 디지털 검출기나 CCD 카메라를 통해 기록한다. 가시광영역은 400나노미터부터 700나노미터로 근자외선과 근적외선의 관측에도 위의 기기들이 사용된다.
자외선천문학은 10나노미터부터 320나노미터대의 자외선 파장을 관측하는 분야이다. 이 파장대의 빛은 지구대기에 대부분 흡수가 된다. 따라서 자외선천문대의 경우 대기층이 얇은 높은 고도나 우주에서 관측을 해야한다.
자외선천문학의 경우 뜨겁고 파란 별에서 내뿜는 열복사와 함께 방출선들을 연구하는데 사용이된다. 우리은하 밖의 다른은하에 위치한 푸른별들의 경우 자외선관측을 통해 관측되었다. 자외선영역에서 관측이 가능한 대상은 행성상 성운과 활동은하핵, 초신성 잔행가 있다. 하지만 자외선의 경우 성간먼지에 흡수되기 때문에 자외선 관측의 경우 소광을 보정해주어야만 정확한 관측이 가능하다.
X선 천문학은 X선 파장대의 빛을 내는 천체를 연구의 대상으로 한다. 대체적으로 X선은 뜨거운 천체에서 나오는 싱크로트론 복사, 제동복사와 함께 흑체복사의 형태로 내뿜어진다. X선은 또한 지구대기에 흡수가 되기에 높은 고도로 띄운 풍선이나 비행선, 로켓을 이용해 관측하거나 우주망원경을 통해 관측이 된다. 대체적으로 알려진 X선 천체는 활동은하핵과 은하단, 초신성잔해, X선 이중성과 타원은하 등이 있다.
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