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여기에서 무한 우주까지 : 그리니치천문대 천문학 가이드

원제 : FROM HERE TO INFINITY
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책소개

우주, 어디까지 알고 있니

[여기에서 무한 우주까지]는 천문학 분야의 전문가로 알려진 그리빈 부부의 우주 탐구백서이다. 우리가 살고 있는 지구에서부터, 지구 밖의 달, 태양, 나아가 보이지도 않는 곳의 우주까지. 우주에 대한 사실과 우주의 신비를 9개의 테마로 나눠 이야기한다. 상세한 설명과 우주를 담은 멋진 사진들로 이루어져 천문학의 역사적 본고장이자 세계적 명성을 지닌 그리니치 천문대가 추천하는 이 책은, '우주'라는, 지구의 인구 수 만큼의 궁금증을 담고 있는 문제의 기본 해답지이다.

출판사 서평

초기의 슈퍼 블랙홀은 우주 탄생의 기원인 `빅뱅'이 일어난 지 얼마 되지 않아 형성됐다는 새로운 연구 결과가 나왔다.
스위스 취리히 대학 이론물리학 교수 루시오 메이어는 최근 과학 전문지 [네이처]에 발표한 논문에서 초기 슈퍼 블랙홀은 약 140억 년 전 우주를 탄생시킨 `빅뱅'이 일어난 후 약 10억 년이 경과한 시기에 형성됐다고 발표했다. 메이어 교수는 슈퍼 컴퓨터를 동원해 시뮬레이션을 실시한 결과 짙은 가스 구름과 충돌해 흡수된 뒤 중력 붕괴 과정을 거쳐 거대 블랙홀을 형성하는 초기 형태의 블랙홀을 발견했다고 밝혔다.
이는 중력으로 소형물체들을 한꺼번에 빨아들이는 과정을 거쳐 단계적으로 더 큰 구조로 계속 팽창한다는 기존의 통설에 반하는 것으로 이번 연구 결과가 옳다면 사실상 은하계 형성 이론이 전면 수정되게 된다.―연합뉴스 8월 26일

최근 저서를 통해 ‘신이 우주를 창조하지 않았다’고 주장해 세계적인 논쟁을 불러일으킨 영국의 이론물리학자 스티븐 호킹 박사가 이번에는 “과학이 신을 불필요하게(unnecessary) 만들 것”이라고 밝혔다.
호킹 박사는 7일 미국 ABC 뉴스에 출연해 “신이 존재하지 않는다는 것을 인간이 입증할 수는 없다”면서도 “하지만 과학은 신을 불필요한 것으로 만들 것”이라고 단언했다. 호킹 박사는 이어 “창조주를 찾을 필요 없이 물리학의 법칙들이 우주를 설명할 수 있다”고 부연 설명했다.―문화일보 9월 8일

천문학의 본고장으로 세계적인 명성을 자랑하는 그리니치천문대가 추천하는 책

우리 태양계의 행성들과 그 너머의 광대한 우주에 대한 관심이 그 어느 때보다 큰 때에, 이 분야 전문가인 존 그리빈과 메리 그리빈 부부가 이 결정적인 안내서를 내놓았다. 명료한 문체뿐만 아니라 풍부한 삽화는 천문학 책의 표준이 될 만하다.
“별들은 얼마나 멀리 떨어져 있을까?” “갈릴레오는 망원경으로 무엇을 보았을까?” 같은 간단한 사실부터, “우주에 가장자리가 있을까?” “우주는 어떻게 시작되었을까?” 등 더 폭넓은 물음들까지, 이 흥미진진한 책은 모든 수준의 관심거리를 다룬다. 어려운 개념은 도표와 인상적인 컬러 사진을 곁들여 이해를 돕는다. 과학 연구의 매우 흥미로운 분야 가운데 하나에 대한 대단히 신뢰할 만하고 동시에 매혹적인 안내서인 이 책은 천문학의 역사적인 본고장으로 세계적인 명성을 자랑하는 그리니치천문대가 보증하는 뛰어난 책이다.

존 그리빈과 메리 그리빈 부부는 매혹적인 아홉 개의 장을 통해 우리를 지구부터 먼 우주로 안내한다.
천문학은 가장 오래된 과학 가운데 하나이므로, 이 책은 천문학의 역사적 배경을 살펴보는 것으로 시작한다. 갈릴레오 갈릴레이와 아이작 뉴턴 등 유명한 전문가들의 이야기와 로베르트 분젠(분젠 버너로 유명한)·크리스티안 도플러(도플러 효과로 유명한) 등 조금 덜 유명하지만 매우 중요한 인물들의 이야기가 잘 엮여 있다.
우리의 고향인 지구의 경이에서 달로 안내된다. 모든 사람에게 친근할 뿐만 아니라 누구나 똑똑히 볼 수 있는 달은 태양계에서 매우 놀라운 천체 가운데 하나이며 우리의 일상생활에 온갖 놀라운 방식으로 영향을 미친다. 이것은 태양도 마찬가지다. 만약 태양이 없다면 지구상의 생물은 존재할 수 없으며, 지금까지는 태양이 단연 우리 모두가 잘 알고 있는 가장 크고 가장 뜨거운 천체다.
그리고 이름은 친근하지만 그 특징들은 잘 알려져 있지 않은 이웃 행성들의 설명에 멋진 사진들도 함께 소개된다. 우리가 속해 있는 은하인 은하수는 상상할 수 없을 만큼 많은 별을 품고 있으며 우리에게 눈부시게 아름다운 밤하늘을 선사한다. 여기서 지은이들은 별들이 어떻게 태어나는지 설명하며, 별들이 일으키는 위험뿐만 아니라 별들이 죽는 방식까지도 설명한다. 또 은하수는 수천억 개의 다른 은하 가운데 하나이지만, 심지어 이런 막대함조차도 무한한 수의 우주가 존재할지도 모른다는 최근의 이론 앞에서는 무색해진다.
이 매력적이고 필수적인 천문학 개론서는 이런 발견들 이면의 과학과 태양계가 어떻게 태어났고 생명이 어떻게 시작되었는지에 대한 최근의 생각들로 끝을 맺는다.

천문학
천문학은 매우 흥미진진한 과학 연구 분야 가운데 하나이다. 천문학자들은 폭발하는 별과 블랙홀 같은 천체들을 연구하는가 하면, 망원경으로 시간을 거슬러 올라가 빅뱅에서 우주 기원의 미스터리를 조사하기도 한다. 또 다른 별들의 주위를 돌고 있는 행성들을 찾기도 한다. 지금까지 이런 행성이 수백 개나 발견되었으며, 머지않아 우리의 행성 지구와 유사한 행성도 발견하게 될 것이다. 천문학자의 삶은 때때로 판에 박힌 듯 기계적이고, 따분하기까지 하다. 지상 망원경과 우주 망원경에서 쏟아져 들어오는 자료들을 이용해 우주의 비밀을 캐내기 위해 컴퓨터와 씨름하며 끝없는 계산을 하는 것이기 때문이다. 그러나 때로 매력적이고 흥분되는 일도 있다. 세계 각지를 돌며 칠레와 하와이 등의 높은 산에 자리 잡은 천문대를 방문하거나, 새로운 발견들이 발표되고 논의되는 각종 회의에 참석하는 일 등이 그렇다. 어떤 수준에서는 이 모든 게 천문학의 초창기와 크게 달라 보인다. 하지만 또 다른 의미에서는 오늘날의 어떤 발견도 망원경의 도움으로 이루어낸 최초의 우주 관측을 압도할 만큼 강력한 충격을 안겨주지는 못했다.

태양―지구―달
우리는 여기에 어떻게 도달했을까? 이 모든 것이 어떻게 끝날 것인가? 아직도 발견해야 할 다른 문명들이 있을까? 과거에는 이런 물음들이 종교와 철학의 영역이었지만, 오늘날에는 천문학의 영역이 되었다. 더욱이 이 물음들은 해답을 갖고 있다. 우리를 에워싸고 있는 우주는 137억 년 전 빅뱅으로 알려진 뜨거운 불덩어리로부터 생겨났다. 우리의 태양은 팽창하는 우주에 산재하는 수천억 개의 은하 가운데 하나인 어떤 ‘섬’ 안에 있는 수천 억 개의 별 가운데 하나로 전혀 독특하지 않다.
그렇더라도 태양은 태양계에서는 단연 가장 큰 천체이다. 태양의 질량은 지구 질량의 33만 배이다. 태양계의 다른 모든 천체를 합하면 지구 질량의 440배 정도가 된다. 따라서 태양계 전체 질량의 거의 99.9퍼센트가 태양 안에 갇힌 셈이며, 태양은 모든 행성의 질량을 합한 총 질량의 745배를 포함하고 있다. 이렇게 되면 그 밖의 모든 것은 고작 0.1퍼센트밖에 되지 않는다. 행성들은 태양 주위의 텅 빈 공간에 있는 아주 작은 먼지 조각이나 다름없다.
우리는 물과 기체로 이루어진 얇은 층으로 덮여 있고 매일 한 번씩 자신의 축을 중심으로 자전하면서 1년에 한 번씩 태양 주위를 공전하는 지구라는 암석 공 위에 살고 있다. 우주 공간에서 우리가 살고 있는 집이니 우리에게는 특별할지 모르나, 지구는 태양계에 있는 여러 행성 가운데 하나에 불과한 평범한 행성이다. 게다가 지구는 확실히 우주의 중심도 아니다.
반면에 우리의 달은 태양계에서 매우 놀라운 천체 가운데 하나이다. 지름이 3476킬로미터인 달은 지구 크기의 4분의 1 정도 된다. 달은 태양의 주위를 도는 다른 행성들의 위성들과 비교했을 때 그 모행성의 크기에 비해 매우 크다. 그래서 일부 천문학자들은 지구-달계를 이중 행성으로 보기도 하지만, 부피는 지름의 세제곱에 비례하기 때문에 달의 부피는 지구 부피의 2퍼센트도 되지 않는다.

별의 밝기와 별까지 거리 측정하기
하늘을 과학적으로 연구한 것은 거의 정확히 400년 전인 1609년에 이탈리아의 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 하늘을 향해 돌렸을 때 시작되었다. 사실 갈릴레오가 망원경으로 하늘을 관측한 최초의 인물은 아니었다. 그러나 그는 자신이 본 것의 의미를 완전히 이해한 최초의 인물이었다.
스코틀랜드의 제임스 그레고리와 잉글랜드의 아이작 뉴턴은 별들의 밝기를 태양의 밝기와 비교해 별까지 거리를 측정하려 했고, 지구와 태양 간의 거리보다 수십만 배나 더 멀리 떨어져 있는 가장 가깝고 가장 밝은 별들까지 거리들을 알아냈다.
20세기까지는 별들의 거리를 측정하는 일만으로도 큰 도전이었다. 첫 단계는 삼각측량기법을 이용해 직접 이동하지 않고 거리를 측정하는 것이다. 이때는 경위의(theodolite)라는 작은 망원경으로 기준선의 한쪽 끝에서 사물까지 시선의 각을 측정한 다음 삼각형에 적용되는 기하학 법칙을 이용해 거리를 알아내기만 하면 된다.
20세기 초, 천문학자들은 한 무리의 별들의 운동을 자세히 관찰하면 밝기를 (따라서 그 거리를) 더 직접 측정할 수 있다는 사실을 발견했다. 세페이드(Cepheid)라는 이 별들은 모두 밝기가 일정한 방식으로 변해서, 각각의 별마다 맥동처럼 반복하는 리듬으로 밝아졌다 희미해졌다 한다. 그런데 이 ‘맥동’은 전체 순환에 걸친 각 별의 평균 밝기와 관련되어 있다. 밝은 세페이드 변광성은 희미한 세페이드 변광성보다 이런 순환의 전 과정을 마치는 데 더 오랜 시간이 걸리므로, 어떤 세페이드 변광성의 맥동 주기를 측정하면 그 별의 밝기를 알 수 있다. 별의 밝기를 알게 되면 그 별이 지구에서 얼마나 희미하게 보이느냐로 얼마나 멀리 떨어져 있는지도 알 수 있다. 이런저런 방식으로, 천문학자들은 이제 우주 곳곳에서 거리들을 상당히 정확하게 측정해 우리 주변의 지도를 만들 수 있다.

분광학―별이 무엇으로 이루어져 있는지 알 수 있는 방법
천문학에서 가장 중요한 기술인 분광학을 이용하면 별들이 무엇으로 이루어져 있는지 알 수 있다.
스펙트럼은 백색광이 프리즘을 통과할 때 만들어지는 선들의 무지개 패턴이다. 색은 파장이 감소하는 순서로, 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색으로 나타난다. 현미경을 이용해 햇빛이 만들어낸 무지개 패턴을 연구하던 천문학자들은 확대된 스펙트럼에 수백 개의 검은 선이 가로지르고 있으며, 각각의 검은 선이 빛의 정확한 파장에 해당하는 위치에 놓여 있음을 발견했다. 또 별빛에서도 동일한 종류의 패턴을 발견했다. 무엇보다도 그 선들이 만들어낸 패턴은 오늘날 슈퍼마켓 상품에 찍혀 있는 바코드의 패턴과 유사하다. 그리고 바코드처럼 그 선들도 상품의 내용물이 무엇인지를 말해준다.
중요한 발견은 화학 성분들 각각이 스펙트럼에서 지문처럼 뚜렷한, 독특하고 특색 있는 선의 패턴을 만든다는 사실이다. 이것을 발견한 사람은 독일의 로베르트 분젠이었다. 만약 뜨거운 물체에서 나온 빛을 이런 식으로 분석하면 스펙트럼에서 선들이 밝게 나타난다. 그리고 만약 스펙트럼으로 만들어지기 전에 백색광을 차가운 기체에 통과시키면 선들이 검은 줄무늬처럼 나타난다. 태양의 스펙트럼 속에 검은 선들이 존재하는 것은 태양 대기 속에 태양 자체보다 더 차가운 기체가 존재해서 그 기체가 밑에서 에너지를 흡수해 스펙트럼에 검은 줄무늬를 만들기 때문이다.

내행성계와 외행성계
우리 태양계는 태양과 태양의 중력에 잡혀 그 주위를 공전하는 모든 것으로 이루어져 있다. 태양계의 안쪽에는 다소 지구와 달과 유사하고 태양으로부터 다양한 거리에 떨어져 있는 네 개의 암석 행성―수성, 금성, 지구, 화성―이 있다. 이들 행성의 궤도 밖에는 소행성대라는 암석 조각들의 띠가 있다. 때로 소행성대의 암석 덩어리들이 태양 쪽으로 떨어져 내행성들 옆으로 가까이 지나가거나, 심지어는 충돌까지 한다. 소행성대 너머에는 주로 기체로 이루어진 매우 큰 행성 네 개―목성, 토성, 천왕성, 해왕성―있으며, 그 너머에는 카이퍼 벨트라는 얼음 조각들의 띠가 있다. 태양계 전체는 달걀 껍데기가 달걀 노른자위를 에워싸고 있듯이 오르트 구름이라는 얼음 덩어리의 껍데기로 싸여 있다. 때로 오르트 구름의 얼음 덩어리들이 태양 쪽으로 떨어지기도 한다. 또 달궈지면 이 얼음 덩어리들에서 기체가 뿜어나와 길고 반짝이는 꼬리를 만드는데, 이것들이 혜성이 된다. 모든 행성은 같은 방향에서, 그리고 황도라는 동일한 평면에서 태양 주위를 돈다.
거대한 기체 행성들은 만들어진 방식이나 태양계에서 자리 잡고 있는 지역이 암석 행성들과는 판이하게 다르다. 과거에는 이 두 종류의 행성이 동일한 방식으로 작은 물질들이 모여서 더 큰 물체가 되는 형태로 만들어졌다고 생각했다. 그러나 이는 틀렸다. 간단한 계산만으로도 오늘날 목성이 있는 궤도에서는 지구 질량의 10배 또는 12배 되는 얼음이나 암석 덩어리가 기체 구름 물질을 이런 식으로 끌어당겨서 현재의 목성 크기로 성장할 수는 있지만, 그렇게 크기까지는 매우 오랜 시간이 걸린다는 것을 알 수 있다. 가장 바깥쪽에 있는 천왕성과 해왕성의 경우, 이런 ‘상향식’ 과정으로는 현재의 태양계 나이보다 더 오랜 시간이 걸린다. 따라서 상향식 과정으로는 현재의 궤도에서 거대한 기체 행성이 형성되지 못했을 것이라고 확신할 수 있다.
명왕성은 과거에는 행성으로 간주되었지만, 이제는 카이퍼 벨트의 매우 큰 구성원 가운데 하나로 인식되고 있다. 1930년에 발견된 명왕성의 자격을 놓고 오랜 논쟁이 이어졌으나, 2005년 에리스의 발견으로 상황이 해결되었다. 에리스는 지름이 2400킬로미터로 명왕성보다 크며 카이퍼 벨트 너머에서 궤도를 돌고 있는 ‘해왕성 바깥 천체’이다. 또 명왕성은 한때 KBO였을 트리톤보다도 더 작다. 2007년에는 에리스의 질량이 명왕성의 질량보다 27퍼센트 더 큰 것으로 결정되었다. 따라서 명왕성은 심지어 해왕성 바깥 천체에서도 가장 크거나 가장 무겁지 않다. 명왕성과 에리스는 이제 공식적으로 왜소행성으로 분류된다.

목차

서문 천문학사 개관

1 지구
2 달
3 태양
4 내행성계
5 외행성계
6 별
7 은하수와 다른 은하들
8 우주론
9 생명과 우주

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저자소개

존 그리빈(John Gribbin) [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
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판매수 0권

영국의 과학 작가이자 천문학자.
케임브리지대학교에서 천체물리학 박사 학위를 받았으며 우주의 연대 추정과 우주에서의 생명체 존재 탐색 등을 집중 연구해 과학의 대중화를 이끈 금세기 최고의 과학 저술가로 인정받고 있다. [네이처]가 꼽은 ‘최고의 과학 작가’, [스펙테이터]가 꼽은 ‘가장 유명한 과학 작가’ 중 한 명이다. 과학저널 [네이처]와 [뉴사이언티스트] 등에서 일했으며, [타임스] [가디언] [인디펜던트] 등에 글을 기고해왔다. 서섹스대학교 천문학과에 있으면서 BBC를 비롯해 다양한 과학 프로그램 자문위원으로 활동하고 있다. 왕성한 저작 활동으로 사

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메리 그리빈(Mary Gribbin) [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
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영국의 과학 작가이자 교사.
서섹스대학교 객원연구원으로 [쉬]와 [뉴사이언티스트] 등에 글을 써왔으며, 청소년과 젊은 세대를 위한 과학도서를 다수 집필했다. 저서로는 존 그리빈과 함께 저술한 [필립 풀먼 ‘그의 암흑 물질’의 과학THE SCIENCE OF PHILIP PULLMAN'S HIS DARK MATERIALS][나는 물리학을 가지고 놀았다] 등과 [시간과 공간TIME AND SPACE][영과 무한 사이 거침없는 숫자 이야기][원자부터 무한까지FROM ATOMS TO INFINITY] 등이 있다.

생년월일 1964~
출생지 서울
출간도서 0종
판매수 0권

연세 대학교 천문 기상학과를 졸업하고 동대학원에서 이학 석사 학위를 받았다. [우주여행, 시간여행]으로 제15회 과학 기술 도서상 번역상을 수상했으며, 현재 전문 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로 [해리포터] 시리즈를 비롯해 [애니모프] 시리즈, [델토라 왕국] 시리즈, [4퍼센트 우주], [시크릿 유니버스], [1마일 속의 우주], [아름다운 밤하늘], [고대 야생 동물 대탐험], [여섯 개의 수], [세균전쟁], [알베르트 아인슈타인], [하버드 대학의 공부벌레들], [진화하는 진화론] 등이 있다.

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