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우주의 끝에서 우주의 과거와 미래를 만나다!

우주 가속 팽창의 발견『우주의 끝을 찾아서』. 이 책은 ‘우주 가속 팽창’의 발견을 통해 수많은 과학자들이 연구 결과를 나누고, 경쟁하고, 끈질기게 관찰한 끝에 만들어낸 결과물을 고스란히 담아낸 책이다. 우리는 어떤 모양의 우주에 살고 있으며, 나중에는 어떻게 생긴 우주에서 살게 되고, 빅뱅은 무엇이며, 암흑에너지는 무엇인지 등 우주가 태어난 이래 가장 큰 미스터리를 풀어나간다.

우주 가속 팽창의 발견으로 우주의 비밀을 알고 싶었던 ‘초신성 우주론 프로젝트 팀’과 ‘높은 적색편이 초신성 탐색 팀’의 경쟁과 밤샘 관찰이 이루어낸, 반전에 반전을 거듭하는 한 편의 드라마가 펼쳐진다. 풍부한 자료와 스토리를 바탕으로 천문학을 재미있게 풀어내 학생들이 추상적으로 생각하던 과학에 대해 구체적으로 알려주며, 우주의 미래뿐만 아니라 천문학자들의 연구가 어떻게 진행되는지, 그 탐구과정이 우리에게 의미하는 바가 무엇인지 생각해보는 기회를 선사한다.

안드로메다은하와 우리은하가 충돌한다고?
전 세계 교과서의 내용을 바꾼 우주 가속 팽창의 발견

빅뱅 뒤 급팽창, 우주배경복사, 중력파, 암흑물질, 암흑에너지…
지금 천문학계의 가장 ‘핫한’ 이론을 단숨에 읽는다

전설적인 명작 ‘코스모스’가 새 옷을 입고 방송되고 있어 화제다. 멋진 외계인이 주인공인 드라마(별에서 온 그대)가 최고의 인기를 얻고, 우리나라에 운석이 떨어져 시선을 모았다. 그리고 빅뱅 직후 인플레이션의 증거 발견! 과학자들의 노력으로 우주의 비밀을 한 꺼풀 벗겨낸 대단한 한 세기의 사건이다. ‘먹고사는 데 관계없는’ 우주에 대한 끊임없는 관심에 한 가지 해답을 줄, 커피 한 잔의 여유에 재미있게 읽는 정말 쉬운 최신 천문학!
우주는 무한한 작은 점에서 태어나 팽창하고 있다. 그것도 점점 더 빠른 속도로! 우주가 가속 팽창하고 있는 사실은 천동설이 지동설로 바뀐 것만큼이나 역사적인 사건이다. 모든 과학자의 예측을 뒤엎은 ‘우주 가속 팽창’은 증명되지 않은 채 발견한 사실 자체로 노벨물리학상을 수상했다. 아이들이 밤하늘을 보는 시선을 바꿔버린 발견을 분야 최초 국내 전공 저자의 집필로 그 과정을 꼼꼼하게 만나본다. 이 책은 우주의 미래뿐 아니라 천문학자들의 연구가 어떻게 진행되는지, ‘먹고사는’ 데 관계없는 이 탐구 과정이 우리에게 의미하는 바는 무엇인지 생각해보게 하는 계기가 된다.

◎친절한 천문학자가 소개하는 ‘달아나는 우주’ 따라잡기

공중으로 공을 던져 올리면 공은 속도가 점점 줄어들다가 다시 땅으로 떨어진다. 그런데 공중으로 던진 공이 속도가 줄어드는 대신 오히려 점점 빨라져서 우주로 날아가버린다면? 어떤 경우에도 속도가 점점 빨라질 수는 없다. 그런데 실제로 우주에서는 도저히 일어날 수 없는 바로 이런 일이 벌어지고 있다!

우리는 어떤 모양의 우주에 살고 있을까? 나중에는 어떻게 생긴 우주에서 살게 될까? 빅뱅은 무엇인가? 암흑물질, 암흑에너지는 도대체 무엇일까? 빅뱅 뒤 급팽창은 무엇일까? 우주가 태어난 이래 가장 큰 미스터리를 푼다! ‘우주 가속 팽창’의 발견은 수많은 과학자들이 연구 결과를 나누고, 경쟁하고, 끈질기게 관찰한 끝에 만들어낸 아름다운 결과다. 이 책은 장황한 수식 없는, 각주 없는, 그들만의 외계(?) 언어 없는, 과학자들이 오로지 노력을 바탕으로 세상을 바꾼 이야기다.
우주의 끝을 찾는 여행은 우주의 시작과 미래를 동시에 만나는 가슴 뛰는 여정이다. 과거에서 온 ‘빛’에만 의지하여 끈질기게 거리를 측정해서 우주의 나이(무려 138억 년!)를 알아내고, 어떤 우주에서 살고 있는지 탐구한다. 빅뱅 이후 우주가 어떻게 팽창해왔는지 알아내려는 이 노력은 조금이라도 더 멀리 있는 은하의 거리를 조금이라도 더 정확하게 측정하는 과정의 연속이다. 우리는 상상하기 힘들 정도로 멀리 떨어져 있는 별과 은하의 거리를 측정하는 방법은 무수히 많은 과학자들이 관측하고 검증하여 쌓아 놓은 벽돌 위에 또 하나의 벽돌을 올려가는 무한히 성실한 과정이다.
우주 가속 팽창의 발견 역시 우주의 비밀을 알고 싶었던 ‘초신성 우주론 프로젝트 팀’과 ‘높은 적색편이 초신성 탐색 팀’의 경쟁과 밤샘 관찰이 이루어낸, 반전에 반전을 거듭하는 한 편의 드라마다. 많은 사람들이 연구 결과에 환호하지만 직접 관측하고 연구하는 과정을 살피면 ‘결과의 놀라움’ 이상으로 일상의 영감을 얻고 감동받게 될 것이다. 풍부한 자료와 스토리를 바탕으로 재미있게 천문학을 소개하는 이 책은 한번 읽기 시작하면 손에서 내려놓기 어렵다! “번역서가 주를 이루는 지금 한 주제를 심도 있게 다룬 국내 저자의 책은 뜻 깊은 사례”(이형목 교수)이기도 하다.
과학적인 관점을 익히는 것은 창의적인 사고를 펼치기 위한 튼튼한 기반이다. 가설을 세우고 이론을 증명해나가는 과정을 파악하면서 읽으면 더 많은 것을 얻을 수 있을 것이다. 이 책은 학생들에게 추상적으로만 생각하던 과학에 대해 구체적으로 알려주고, 과학자는 어떤 방식으로 생각하는지에 대해 호기심을 자극할 뿐 아니라, 탐구에 대한 열정을 안겨줄 것이다. 그리고 일반 독자들에게는 머리 위로 펼쳐진 우주에 대한 가슴 벅찬 희열을 느낄 수 있게 해줄 것이다. 끝이 없을지도 모르는 탐구 과정들, 이것이 바로 우주를 탐사하며 얻을 수 있는 최고의 즐거움이 아닐까. 지구에 발을 딛고 고개를 들어 별을 관찰한 먼 옛날부터 시작된 ‘138억 광년의 탐험’은 계속된다.

추천사_ 우주는 어디로 가고 있나? 이형목 25
책머리에 35

Ⅰ. 가속 팽창하는 우주
1. 우주의 비밀을 알고 싶어 하는 사람들 45
2. 빈 공간에서 나오는 에너지? 51

Ⅱ. 우주의 거리는 어떻게 측정할까?
1. 별까지의 거리를 구하다 67
2. 표준 광원 76
3. 커지는 우주 92
4. 잘못된 거리 측정과 허블 상수 111
5. 우리는 모두 별의 잔해 123
6. 초신성과 별의 죽음 137
7. 거리 측정의 열쇠, Ia형 초신성 144

Ⅲ. 우주 가속 팽창의 발견
1. 초신성 탐색을 시작하다 155
2. ‘초신성 우주론 프로젝트 팀’의 구성 160
3. 누가 더 좋은 망원경을 더 오래 사용하는가 174
4. 초신성, 확실한 표준 광원이 되다 179
5. ‘높은 적색편이 초신성 탐색 팀’의 추격 185
6. 더욱 정교해진 거리 측정 방법 199
7. 초신성 우주론 프로젝트 팀의 앞선 성과들 213
8. 감속 팽창하는 우주? 221
9. “안녕, 람다”230
10. 노벨상 공동 수상으로 끝난 두 팀의 경쟁 243
11. 암흑물질과 우주의 줄다리기 254

Ⅳ. 우주는 정말 가속 팽창하는가?
1. 검증대에 오른 Ia형 초신성 271
2. 이상한 먼지들? 278
3. 멀리 더 멀리 285
4. 우주배경복사와 빅뱅 우주론 294
5. 우주 탄생의 비밀을 간직한 우주배경복사 308
6. 인플레이션 우주론, 빅뱅 이론의 한계를 해결하다 319
7. 또 하나의 가속 팽창의 근거, 은하들의 분포도 327
8. 우주의 미래, 그리고 암흑에너지의 정체는? 332

참고문헌 340
찾아보기 344