천문학의 종류에는 어떤 것들이 있을까?

 

관측천문학은 무엇일까?

천문학의 모든 정보는 주로 천체로부터 가시광선, 즉 일반적으로 다른 파장의 전자기파를 감지하여 분석함으로써 얻어집니다. 관측천문학은 전자기파의 파장으로 나눌 수 있습니다. 지상에서 볼 수 있는 빛의 파장도 있지만 특정 영역은 고고도 지역이나 우주에서만 가능합니다.

 

전파천문학은 무엇일까?

전파천문학은 약 1mm보다 긴 파장의 전자파를 연구하는 분야입니다. 관측천문학의 다른 분야와 달리 전파천문학은 관측된 전파를 개별 광자보다는 파동으로 취급합니다. 따라서 짧은 파장 영역의 전자기파와 달리 전파의 세기와 위상을 측정하는데 비교적 용이합니다. 일부 전파는 천체가 열분산 형태로 생성하지만, 지구에서 관측할 수 있는 전파의 대부분은 싱크로트론 복사의 형태입니다. (싱크로트론 복사는 전자가 자기장을 중심으로 진동할 때 생성됩니다.)

 

적외선천문학은 무엇일까?

적외선천문학은 적외선 영역(가시광선의 적색광보다 파장이 긴 대역)에서 빛을 감지해 분석하는 분야입니다. 근적외선(1-3㎛)을 제외하면 적외선 영역의 빛은 대기에 의해 대부분 흡수되며, 지구 대기에서도 적외선을 다량 방출합니다. 그 결과, 적외선 관측은 고고도의 건조한 곳에 위치한 천문대나 우주에서 행해지고 있습니다. 적외선을 이용하여 우리는 행성이나 원시 생성 원반과 같이 매우 낮은 온도를 가진 천체를 관찰할 수 있는데, 이는 가시광선을 거의 생성하지 않는 천체들입니다. 긴 파장의 적외선은 눈에 보이는 빛을 차단하는 성간 먼지를 쉽게 침투할 수 있어 우리 은하의 심장부와 분자구름 깊숙한 곳에 형성되는 젊은 별들을 연구하는 데 유용합니다. 어떤 분자들은 적외선으로부터 특히 강한 방출선을 내는데, 이것은 성간 물질의 화학 작용을 연구하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 적외선 분광학은 혜성에 존재하는 물분자를 감지할 수 있습니다.

 

광학천문학은 무엇일까? 

광학천문학(가시광선 천문학)은 역사상 가장 오래된 천문학 분야입니다. 오랫동안 광학영상을 손으로 그려 기록하였고, 19세기 후반과 20세기에는 사진이나 건판을 주로 사용하였습니다. 현재 디지털 검출기, 특히 CCD 카메라는 빛을 전하로 바꿔 이미지를 만드는 데 쓰입니다. 가시광선 영역은 400나노미터에서 700 나노미터까지 다양하며, 근적외선( 400 나노미터에 가까운 적색 영역)과 근적외선(1μm에 가까운 적색 영역)의 관측에 동일한 장치를 사용하기도 합니다.

 

자외선천문학은 무엇일까?

자외선천문학은 10 나노미터에서 320 나노미터에 이르는 자외선 파장의 천문학적 관측 분야입니다. 이러한 파장의 빛은 지구의 대기에 흡수되기 때문에 자외선천문대는 지구 대기가 얇은 높은 고도에, 또는 우주에 세워져야 합니다. 자외선천문학은 뜨겁고 푸른 별들로부터 나오는 열복사선과 방출선을 연구하는 데 가장 적합한 분야입니다. 우리 은하계 밖의 다른 은하계에 위치한 푸른 별들은 몇몇 자외선 관측의 주요 대상이었습니다. 자외선 영역의 다른 대상으로는 행성상 성운, 초신성 잔해, 활동은하핵 등이 있습니다. 다만 자외선은 성간 먼지에 쉽게 흡수되기 때문에 자외선 관측은 소광(extinction)을 정확하게 보정해야 합니다.

 

X-선천문학은 무엇일까?

X-선천문학은 X선 파장의 발광 천체를 연구하는 학문입니다. 전형적으로 X-선은 싱크로트론 복사, 제동복사, 흑체복사의 형태로 매우 뜨거운 천체에서 방출된다. X-선은 지구의 대기에 흡수되기 때문에 관측은 높은 고도로 띄운 풍선과 로켓, 비행선의 형태 또는 우주망원경의 형태로 이루어집니다. 잘 알려진 X-선 천체는 X-선 이중성, 펄서, 초신성 잔해, 타원은하, 은하단, 활동은하핵 등이 있습니다.

 

감마선천문학은 무엇일까?

감마선천문학은 최단 전자기파의 천체를 연구하는 천문학 분야입니다. 감마선은 콤프턴 감마선 천문대와 같이 인공위성에 의해 관측되거나 대기 체렌코프 망원경이라 불리는 특수 망원경을 사용합니다. 체렌코프 망원경은 감마선을 직접 검출하지는 않지만, 감마선이 지구 대기에 흡수될 때 생성되는 가시광의 반짝임(체렌코프 복사)을 감지합니다. 대부분의 감마선을 방출하는 천체는 감마선 폭발입니다. 감마선 폭발은 짧은 시간 동안 강한 감마선을 방출하고 빠르게 어두워지는 천체입니다. 감마선을 방출하는 다른 천체로는 펄서, 중성자별, 활동은하핵이 있습니다.

 

전자기파 이외의 천문학은 무엇이 있을까? 

전자기파 외에도 중성미자와 중력파등을 이용하여 우주에서 일어나고 있는 일을 관찰할 수 있습니다. 달이나 혜성과 같은 외계의 천체에서 직접 샘플을 채취하기 위해 탐사선을 이용하기도 합니다.
뉴트리노는 보통 태양 내부나 초신성 폭발에서 만들어지며, 때로는 고에너지 입자인 우주선이 차례로 붕괴되거나 대기 중의 입자와 반응할 때도 있습니다. 이들 뉴트리노는 물질에 대한 반응이 거의 없기 때문에 지하시설에 위치한 대형 컨테이너에 다량의 물과 얼음으로 채워 뉴트리노와 아주 가끔 반응할 때 나오는 미세한 빛을 감지하여 관찰합니다. 이러한 뉴트리노 검출기에는 SAGE, GALLEX, Kamioka II/III와 같은 특수한 지하 시설이 있습니다.
중력파천문학은 블랙홀과 중성자별로 구성된 쌍성별에서 생성되는 것과 같이 중력파를 탐지하는 것을 목표로 하는 천문학의 새로 개발된 분야다. 현재까지 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 같은 관측소가 만들어졌고, 2016년 중력파의 성공적인 검출은 아인슈타인의 상대성 이론의 강력한 증거가 되었습니다.
직접적인 관측을 위해, 행성 과학자들은 우주 탐사선을 행성으로 보내거나 샘플을 다시 채취하는 방법을 사용합니다. 예를 들어 탐사선은 행성을 통과할 때 사진을 찍고, 행성 표면에 직접 착륙하고, 탐사선을 표면에 충돌시켜 발생하는 물질을 먼 거리에서 관찰하기도 합니다.

 

측성학과 천체역학은 무엇일까?

측성학은측성학은 천문학뿐만 아니라 자연과학에서 가장 오래된 분야 중 하나로, 천체의 위치를 측정하는 학문 분야입니다. 역사적으로 태양, 달, 행성, 별의 정확한 위치를 아는 것은 항해나 달력에 필수적이었습니다. 측성학은 행성의 위치를 매우 정확하게 측정함으로써 중력 운동을 더 잘 이해하는 데 기여해 왔으며, 이로 인해 행성의 위치를 정확하게 예측하는 천체역학이 발달하게 되었습니다. 최근 지표에 가까운 천체를 추적함으로써 혜성이나 소행성들이 지구로부터 충돌하거나 비껴가는 위험한 상황을 예측하는 데 중요한 역할을 했습니다. 별들의 연주시차를 측정하여 별까지의 거리를 구하는 것은 우주의 크기를 근거리에서 먼 곳까지 차근차근 설정하는 이른바 우주 거리 사다리를 형성하는 가장 기본적인 작업입니다. 또한 절대 광도 등 항성의 물리적 질량을 정확하게 측정할 수 있기 때문에 가장 가까운 별까지의 거리를 측정하는 것이 매우 중요합니다. 별들의 시선속도를 재는 것은 고유 운동을 측정하는 것과 함께 별들의 3차원 운동을 보여 줄 것이며, 이것은 우리 은하의 천체들이 어떻게 움직이는지 연구할 수 있게 해 줄 것입니다. 1990년대부터 별의 궤도를 정확히 측정하고 그 궤도를 도는 외계 행성을 찾는 방법이 널리 쓰이고 있습니다.

 

이론천문학은 무엇일까? 

이론 천문학자들은 천체와 천문 현상을 이해하기 위해 분석 모델이나 컴퓨터 수치 모델과 같은 방법을 사용합니다. 이러한 방법에는 각각 장점이 있습니다. 문제를 대체하는 방법인 분석 모델은 현상에 대한 보다 직접적인 통찰력을 제공하며, 수치 모델은 몇 가지 기본적인 물리적 법칙에서 매우 복잡한 현상을 계산함으로써 무엇이 존재할 수 있는지를 이해하는 데 도움이 된다고 합니다.
이론 천문학자들은 모형을 만들고 만약 그것이 맞다면 그 모형의 결과를 연구합니다. 이를 바탕으로 관측자들은 관측을 취합하거나 어떤 이론이 옳은지를 결정하기 위한 실험을 계획할 것입니다. 새로운 관측을 얻으면 이론 천문학자들은 이러한 관측을 설명하기 위해 끊임없이 모델을 변경하고 발전시킵니다. 자신의 이론이 새로 얻은 관측과 양립할 수 없는 경우에는 관측을 수용하도록 모델을 약간 수정할 수 있지만, 그 이론이 매우 많은 관측 횟수와 모순되는 경우에는 모델을 폐기할 수도 있습니다.
이론 천문학 주제로는 천체 역학, 별의 진화, 은하계의 형성과 진화, 우주의 대규모 구조, 우주선의 기원, 일반 상대론, 물리 우주론 등이 있습니다. 이러한 다양한 현상을 설명하기 위해 이론 천문학은 물리학의 다양한 법칙과 이론을 적용합니다. 예를 들어 천문학에서 상대론은 중력이 중요한 역할을 하는 우주 거대 구조를 연구하기 위한 기본 틀을 제공하며, 중력파와 블랙홀을 연구하는 데 기초가 됩니다. 현대의 이론 천문학은 현재 천문학자들에게 널리 받아들여지고 있는 급팽창 이론, 암흑물질, 기초물리법 등의 이론을 바탕으로 ΛCDM 모델을 확립하였습니다. 한편 암흑 물질과 암흑에너지는 현대 천문학에서 가장 주목받는 주제라고 합니다.