천문학과 분야, 상상 속의 우주를 탐구하기 위해서

 천문학 또는 천체학은 별이나 행성, 은하와 같은 천체와 지구 대기 외의 곳에서부터 비롯된 현상을 연구하는 분야이다. 천문학은 그리스어에서 유래했으며 '별의 법칙' 또는 '별의 문화'라는 의미를 가지고 있다. 인간에게 일어나는 사건이 천체의 위치와 관련되어 있으며 그것을 신앙하는 믿음 체계인 점성술학과 혼동되어서는 안 되며 같은 천체를 공유하며 연구함에도 점성술학과 천문학은 완전히 다르다. 천문학은 인간이 하늘에 관심을 가지면서 농사와 날씨와 해양, 지리를 관측하는 것을 목적으로 동, 서양에서 가장 일찍 싹튼 학문 중 하나이다. 역사적으로 중요한 하나의 사건 중 바빌론에서 수학, 과학적 천문학이 시작된 것이다. 바빌론 이후의 고대 그리스에서 천문학의 발전은 이루어졌으며 기원전 3세기에 지구의 크기를 계산하고 달과 태양까지의 상대적인 거리를 측정했다. 그리고 망원경이 나오기 전까지 천문학을 위해 천문관측은 높은 건물 같은 곳에서 아무 장치 없이 맨눈으로 행했다. 이후 문명이 발전하면서 천문대가 만들어졌으며 우주에 대한 탐구가 이루어졌다. 망원경은 17세기 전후에 발명되었으며 이후에는 망원경의 크기와 성능이 높아지면서 천문학적인 많은 발견과 탐구가 이루어졌다. 천문학은 연구 대상에 따라 세부 분야로 나누어진다. 태양의 중심부에는 핵이 존재하며 이 핵은 뜨겁고 압력도 크다. 중심부에 있는 핵 위에는 복사층이 있으며 여기 복사층에서 플라스마는 에너지 플럭스를 복사 형태로 전달한다. 이러한 태양의 대류층이 자기장을 발생하는 원인이다. 우리의 눈으로 볼 수 있는 태양의 표면을 광구라고 하며 광구의 위에는 얇은 지대인 채층이 있다. 이렇듯 태양을 대상으로 연구하며 태양을 인식하고 난 이후 지구의 생태계에 영향을 주는 밝기와 흑점 주기의 연구 등, 태양을 연구하는 게 태양 천문학이다. 항성 생성은 거대 분자 구름으로 먼지와 가스의 밀도가 높은 곳에서 시작한다. 항성의 진화 과정을 아는 것이 우주를 이해하는 데 있어서는 매우 중요한 것 중 하나이다. 항성의 색등급도상에 나타나는 연속적이며 독특한 별의 띠인 주계열성은 분자 구름이 중력에 의해 붕괴하여 여러 조각으로 나누어지게 되고, 그 조각들은 원시별을 형성한다. 중심핵 부분이 핵융합 작용이 시작되어 탄생하는 게 주계열성이다. 주계열성을 벗어난 항성의 진화 과정은 별의 질량에 의해서 결정된다. 우주론은 우주가 처음에 탄생하게 된 이유와 어떻게 진화하였는지를 다루는 분야이다. 우주가 팽창하는 동안 여러 단계를 거치게 된다. 별들이 중력에 의해서 모이면서 은하를 만들고 은하들이 중력에 의해 다시 퍼지면서 은하군이나 은하단과 같은 원래의 은하보다 큰 구조를 만들어 우주의 거대한 구조를 형성하게 된다. 태양계는 상대적으로 많은 연구가 이루어졌고 관측 도구인 망원경을 사용해 관측하고 기술의 발전으로 우주 탐사선을 이용해 관측을 하는 연구도 이루어지고 있다. 행성 천문학을 위한 탐사로 태양계의 행성에 대해 어떻게 만들어지고 진화되었는지에 관한 연구 지식을 쌓았으며 새로운 사실들도 발견의 꼬리를 물고 있다. 이외에도 우리 은하 천문학과 외부은하 천문학의 천문학 분야가 있다. 천문학은 의외로 비전문가들이 여러 가지 기여와 발견을 하는 과학 분야 중 하나이다. 비전문가들은 다양한 천체와 현상을 관찰하는데 직접 제작한 장비를 사용하여 달, 행성, 별, 유성우 등을 관측하며 이런 특정 천체들의 사진을 찍기도 한다. 이 사진을 천문사진이라고 한다. 디지털 관측기기의 빠른 발전으로 비전문가 천문학자는 취미로 끝나는 것이 아니라 천문학의 연구에 많은 공을 쌓았다. 혜성을 처음 발견하기도 하고 변광성을 꾸준히 관측하는 등의 탐구가 이루어진다. 천문학에서 주로 관측에 사용되는 망원경은 렌즈나 거울 등의 광학기기를 이용하여 전자기파를 모아서 멀리 있는 물체를 관측하기 위해 만들어진 발명품이다. 주로 천문학에서 많이 사용되지만 군용이다. 레저용으로도 사용이 되고 있다. 특히나 가시광선 대역의 빛을 초점으로 모아 확대된 상을 만드는 데 사용되는 광학망원경은 주로 천문학에서 많이 사용되며 일반적으로 근적외선까지도 쓰인다. 그리고 우주와 천체를 연구하는 장소인 천문대는 거대한 망원경을 소유하고 있는 대규모인 곳이 많다. 천문대가 자리 잡기에는 도시의 불빛과 떨어져 있으며 하늘이 투명하고 대기의 흔들림이 적은 곳이며 지반이 안정된 곳에 주로 자리 잡았다. 천문학 중 가장 오래된 분야인 광학 천문학은 가시광선 천문학이라고도 한다. 그 외에는 전파천문학, 적외선 천문학, 자외선천문학, X-선 천문학, 가장 짧은 전자기 파장대의 천체를 연구하는 감마선 천문학, 전자기파 이외의 천문학 등이 있다. 측정학은 천문학뿐만 아니라 자연과학을 통틀어서 가장 오래된 분야의 하나이며 천체의 위치를 측정하는 분야이다. 항해나 달력을 만들기 위해서 태양, 달, 행성, 별들의 위치를 정확하게 알아야 했으며 이 측성학의 기여로 행성의 위치를 정확하게 예측이 가능한 천체역학의 발전으로까지 이어졌다. 이론 천문학을 연구하는 학자들은 천체나 천문현상을 알기 위해서 모형이나 컴퓨터를 이용하여 수치 모형의 방법을 사용했다. 이론 천문학자들은 모형을 만들며 그 모형의 이론으로 말한다면 어떠한 결과가 가져와지는지를 탐구하여 실험한다. 천문학에서 일어나는 별이 진화하는 것이나 은하가 어떻게 만들어지고 진화하는지, 일반상대론, 물리 우주론 등과 같은 다양한 현상을 설명하고 증명하기 위해서 다양한 이론을 적용한다. 천문학은 우주에 대해 이해하기 위해 많은 발전과 연구를 했지만 왜 우주가 생겨났는지, 우주에 다른 생명체가 있는지를 넘어 지성을 가진 외계인이 있는지, 암흑물질과 암흑에너지의 본질은 무엇인지 들의 아직도 확인되지 않은 문제들이 남아있다. 이를 위해서는 많은 발전과 새로운 이론의 증명이 이루어져야 할 것이다.