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『과학하고 앉아있네. 5: 윤성철의 별의 마지막 모습, 초신성』은 2013년 12월 우리나라 연구진이 중요한 천문학적 발견을 했고, 그것이 《사이언스(Science)》라는 과학 학술지에 실렸다고 한다. 그 내용은 바로 초신성과 관련이 된 것이다. 이 논문의 공저자인 서울대 물리천문학부 윤성철 교수가 『과학하고 앉아있네 5』에서, 초신성이 무엇인지, 그리고 우리가 우주와 별에 대해 알아야 할 흥미로운 사실들을 이야기해주며 우주탐험의 길로 안내한다.

“우주 팽창의 비밀을 알려준 초신성”
1,000만 조회수, 최고 인기 과학 전문 팟캐스트
《과학하고 앉아있네》를 책으로 만난다!

듣는 재미에서 읽는 즐거움으로
더욱 논리적이고 풍부한 지적 경험

“당신이 알고 있는 것을 당신 할머니가 이해할 수 있도록 설명하지 못한다면 진정으로 이해한 것이 아니다” ―앨버트 아인슈타인

초신성은 무엇일까?
신비로운 우주와 별을 탐험하다!
초신성(超新星, supernova)은 무엇일까? 이전까지 매우 어두웠던 항성이 갑자기 큰 폭발을 일으켜 밝기가 커지는 현상을 말한다. 폭발 변광성(爆發變光星)은 탄생에서 사멸의 진화과정을 거치는 동안, 예측할 수 없는 큰 폭발로 인해 갑자기 대단히 밝아졌다가 어두워지는 별인데, 폭발의 규모가 작으면 신성(新星), 대단히 크면 초신성이라고 한다. 이 초신성은 태양의 10배 이상의 질량을 갖는 무거운 별이 진화의 최종상태(사멸)를 맞는 것이며, 그 결과 중성자별(中性子星), 펄서(pulsar), 블랙홀 등이 형성된다.
신간 『과학하고 앉아있네 5: 윤성철의 별의 마지막 모습, 초신성』은 동아시아 출판사의 스낵 사이언스(Snack Science) 시리즈 ‘과학하고 앉아있네’의 다섯 번째 책이다. 2013년 12월 우리나라 연구진이 중요한 천문학적 발견을 했고, 그것이 《사이언스(Science)》라는 과학 학술지에 실렸다고 한다. 그 내용은 바로 초신성과 관련이 된 것이다. 이 논문의 공저자인 서울대 물리천문학부 윤성철 교수가 『과학하고 앉아있네 5』에서, 초신성이 무엇인지, 그리고 우리가 우주와 별에 대해 알아야 할 흥미로운 사실들을 이야기해주며 우주탐험의 길로 안내한다.

“천문학은 결국 인간의 기원을 밝히는 학문”
별의 마지막 모습을 담은 재미있는 초신성 이야기
책에는 우주와 별에 관한 다양하고도 재미있는 내용이 펼쳐진다.
인도의 화상탐사선 망갈리안 호, 최초로 혜성 착륙에 성공한 혜성탐사선 로제타 호, 우주배경복사를 관측하는 플랑크 우주망원경, 중력파의 발견과 일반상대성이론과의 관계, 생명을 구성하는 여섯 가지 원소, 초신성 잔해에서 발견된 원소 인(燐)과 생명의 기원 사이의 관련성, 우주전쟁과 감마선 폭발체, 쌍성 펄서, 별의 진화와 죽음, 별과 물질의 순환 등등 우리가 알지 못했던 이야기가 가득 담겨 있다.
천문학은 단순히 자연의 질서나 법칙만 다루는 학문이 아니라 궁극적으로 인간의 기원과 역사를 밝히고자 애쓰는 학문 중 하나이다. 천문학과 관련된 여러 가지 이야기가 있겠지만 《과학하고 앉아있네》 그 다섯 번째 시리즈에서는 초신성에 관해 중점적으로 이야기를 한다. 별의 질량이 태양의 10배 이상인 경우 초신성 폭발을 해서 블랙홀이 되거나 중성자별이 된다. 이 초신성은 별이 죽어가는 거의 마지막 상황이라고 할 수 있는데, 이름이 ‘초신성’인 경우는 별이 갑자기 예전보다 훨씬 더 밝아지기 때문에 마치 별이 새롭게 나타나는 것처럼 보이기 때문이다.
초신성은 폭발하는 방식에 따라 ‘1A형’, ‘2형’으로 구분할 수 있다. 1A형은 빛의 밝기가 변하는 패턴이 일정해서 ‘우주의 등대’라고 불린다. 이 초신성의 절대 밝기를 이용해 천체까지의 거리를 구할 수도 있다. 또 지구의 핵을 이루고 있는 철과 인간의 몸속에 있는 철도 이 초신성으로부터 유래한 것이다. 2형은 무거운 별들이 죽어가는 과정에서 탄생하는 초신성이다. 이러한 초신성은 전체 우주에서 1초에 10개가량 폭발한다고 한다.
『과학하고 앉아있네 5: 윤성철의 별의 마지막 모습, 초신성』을 읽으면 우리가 꼭 알아야 할 초신성에 대한 상식을 배울 수 있다. 우주와 별에 대한 새롭고 재미있는 지식을 배울 수 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로 지구 탄생의 신비와 인간의 기원에 대해 진지하게 생각해볼 수 있는 계기가 될 수도 있다. 물론 ‘재미’라는 요소가 《과학하고 앉아있네》 시리즈에서는 빠질 수 없는 것임은 이번 시리즈에서도 여전하다.

스낵 사이언스, 언제 어디서든 쉽고 재미있게 읽는 유쾌한 과학 토크
2015년 1월에 스낵 사이언스 시리즈 1, 2권이 동시에 출간되었다. 『과학하고 앉아있네 1: 이정모의 공룡과 자연사』는 서대문자연사박물관 이정모 관장이 공룡에 대한 숨겨진 이야기, 공룡의 멸종과 인류의 출현에 대한 이야기 등으로 푸근한 입담을 과시한다. 『과학하고 앉아있네 2: 이명현의 외계인과 UFO』는 한국 세티(SETI) 이명현 위원장이 외계 지적 생명체와 탐사, 그리고 신비한 우주에 대한 재미있는 이야기를 소개한다. 3권 『과학하고 앉아있네 3: 김상욱의 양자역학 콕 찔러보기』에 이어 출간된 『과학하고 앉아있네 4: 김상욱의 양자역학 더 찔러보기』는 부산대 물리교육과 김상욱 교수가 가볍게 접근하는 양자역학 이야기에서 한 단계 더 나아가 심오한 양자역학의 세계를 깊이 있게 파헤친다. 『과학하고 앉아있네 5: 윤성철의 별의 마지막 모습, 초신성』은 서울대 물리천문학부 윤성철 교수가 우주 팽창의 비밀을 알려준 초신성에 대한 흥미진진한 이야기를 펼친다.
“시간과 장소에 구애받지 않고 즐길 수 있는 스낵처럼, 출퇴근 시간이나 점심시간 등에 10∼15분 내외로 간편하게 문화생활을 즐기는 라이프스타일 또는 문화 트렌드”를 말하는 ‘스낵 컬처(Snack Culture)’. 이와 마찬가지로 ‘과학하고 앉아있네’ 시리즈는 ‘스낵 사이언스(Snack Science)’를 표방한다. 즉, ‘지금-여기’의 과학적 이슈와 주제를 골라, 우리 모두의 폭넓은 공감을 추구하고자 한다. 과학을 즐기고 소비하는 목적은 단순히 학술적 접근이나 상세하게 파헤치며 지식을 쌓는 것에 있지 않다. 이 시리즈는 오히려 그와 반대로, 대중의 눈높이와 함께하며 쉽고 재미있고 가볍게 읽는 책이라고 할 수 있다. 화장실에 갈 때, 출퇴근길 지하철이나 버스 안에서, 팟캐스트 방송을 재미있게 듣고 나서 그 내용을 다시 읽거나 골라 읽고 싶을 때 언제든지 볼 수 있는 책이다.
스낵 사이언스 ‘과학하고 앉아있네’ 시리즈는 가벼운 분량이라 읽을 때 부담감이 없다. 진행자 원종우의 재치 있는 입담과 대담자로 출연하는 각 분야 과학자들의 전문적이면서도 재미있는 토크가 책을 통해 술술 읽힌다. 방송에서 나온 대담을 그대로 글로 옮겨 과학적인 내용에 대한 부담감도 줄어든다. 진지하고 심각한 과학 이야기가 아닌 가볍고 편한 과학 이야기를 언제 이렇게 읽을 수 있을까? 책은 가벼운 분량이지만 그 주제와 내용은 결코 가볍지 않고, 해당 주제에 꼭 필요한 부분을 집약하여 담아내고 있기에 더욱 의미가 크다. 또한 유명한 과학자와 과학 관계자들을 이 시리즈를 통해 다양하게 만나볼 수 있다. 바로 ‘듣는 재미를 읽는 즐거움으로 승화’시킨 시리즈라고 할 수 있다.

‘과학하고 앉아있네’는 무엇? 과학과 대중의 고품격 컬래버레이션
‘과학’이라고 하면 막연히 어렵고 딱딱하고 일반적인 대중들과는 거리감이 있다고 생각하기 쉽다. 실제로 과학에 관심이 있어 무언가를 소비하려고 해도, 그 ‘막연한 어려움’ 때문에 선뜻 다가서기 어렵다. 하지만 그런 대중에게 성큼 다가가 과학은 어렵고 딱딱하기만 한 것은 아님을 몸소 느끼게 해주며, 과학을 함께 즐길 수 있도록 하는 책이 바로 ‘과학하고 앉아있네’ 시리즈이다.
이 시리즈는 동명의 과학전문 팟캐스트 방송을 책으로 엮은 것이다. 팟캐스트 ‘과학하고 앉아있네’는 과학 전반에 걸쳐 다방면으로 일하는 《과학과 사람들》이 만든 프로그램으로, 2013년 5월부터 대학로 벙커1에서 과학 토크쇼를 시작하여, 현재까지도 매주 공개 토크쇼를 진행 중이다. 과학 강의나 강연 등 다양한 프로그램과 이벤트를 통해 과학을 해석하고 의미를 부여하는 “과학과 인문학의 만남”을 이야기하는 것이 바로 ‘과학하고 앉아있네’의 주제라고 할 수 있다. 현재 ‘과학하고 앉아있네’는 팟캐스트에서 조회수 약 1,000만을 기록하며, 최고 인기 과학 팟캐스트로 자리매김했다.
앨버트 아인슈타인은 “당신이 알고 있는 것을 당신 할머니가 이해할 수 있도록 설명하지 못한다면 진정으로 이해한 것이 아니다”라고 했다. 즉, ‘과학하고 앉아있네’ 시리즈는 과학이 어렵고 딱딱한 것이 아니라는 인식을 대중들에게 널리 퍼뜨리는 데 앞장서면서, 대중들과 함께 재미있는 과학 이야기를 하고자 하는 고품격 컬래버레이션(collaboration)을 추구한다. 다양한 과학자 및 과학 관계자들을 공개적으로 만나볼 수 있는 장을 마련하며, 그들과 함께하는 유쾌한 과학 토크쇼를 접할 수 있다는 것은 과학을 좋아하는 사람들에게는 사막의 오아시스와 같은 기쁨과 즐거움으로 다가올 것이다.

1. 중국은 달에, 인도는 화성에
2. 혜성을 따라잡고, 소행성에서 돌아오고
3. 중력파라는 눈이 하나 더 있으면
4. 쌍둥이 지구를 찾아라
5. 초신성이 인을 만든다
6. 천문학은 역사를 말한다
7. 블랙홀이 되거나 중성자별이 되거나
8. 우주전쟁과 감마선 폭발체
9. 쌍성 펄서의 연금술
10. 현상금을 잡아라

우주가 빅뱅으로 만들어지고 난 초반에는 온도와 밀도가 너무 높은 상태에 있어서 빛이 물질에 갇혀 있다가, 우주가 팽창함에 따라 온도와 밀도가 충분히 낮아지면서 양성자와 전자가 결합하는 순간에 빛이 자유롭게 빠져나옵니다. 이때 전체 우주에 거의 균일한 빛이 퍼졌거든요. 그 빛이 지금도 남아 있는 것을 우주배경복사라고 하죠. 그냥 우주 전체에 균일하게 퍼져 있는 빛이라고 생각하면 됩니다.
/ 22쪽

초신성 종류는 관측적 특성으로 나눌 수도 있고, 아니면 어떤 방식으로 폭발하느냐로 나눌 수도 있어요. 그냥 알기 쉽게 폭발하는 방식이 다른 두 가지가 있다고 생각하면 됩니다. 그중 하나는 ‘1A형’ 초신성입니다. 현대 천문학이 막 시작되고 나서 사람들이 가장 많이 관측하기 시작한 초신성이 바로 이것이기 때문에 ‘1A’라는 이름이 붙었습니다. 1A형 초신성을 가장 먼저, 그리고 또 쉽게 관측할 수 있었던 이유는 가장 밝은 초신성 중 하나이면서 자주 발생하기 때문입니다. 밝다는 건 바로 우리 눈에 잘 보인다는 것이죠.
/ 45쪽

천문학에서 가장 중요한 일의 하나이면서 동시에 가장 어려운 일 중 하나가 어떤 천체까지의 거리를 구하는 일입니다. 거리를 구하지 못하면 그 천체에 대한 올바른 정보를 얻을 수 없기 때문이죠. 멀리서 초신성 하나가 폭발했는데, 그 초신성이 폭발한 데까지의 거리가 얼마인지 알려면 절대적인 밝기를 알아야 하거든요. 우리가 눈으로 보는 밝기와 진짜 밝기를 비교하면 거리를 쉽게 구할 수 있어요.
/ 49쪽

또 하나 중요한 사실은 이 ‘쌍성 펄서’의 발견을 통해서 아인슈타인의 일반상대성이론을 검증했다는 점입니다. 이 노벨상 수상자들은 쌍성 펄서의 궤도가 시간이 지남에 따라 점점 줄어든다는 사실을 발견했어요. ‘쌍성 펄서’는 빠르게 공전하기 때문에 상대성이론에 따르면 강한 중력파를 방출합니다. 그리고 중력파 때문에 시간이 지남에 따라 궤도 에너지를 잃어버리고 둘이 서로 가까이 접근하게 돼요. 궤도가 줄어드는 양상을 분석해보니 일반상대성이론의 예측과 매우 정확하게 일치했습니다.
/ 72쪽

중성자별의 쌍성계는 철보다 무거운 중원소들의 기원과도 관련이 있기 때문에 중요합니다. 지구상에 존재하는 금이 아마도 모두 여기서 나왔을 가능성이 높아요. 쌍성 펄서가 중력파 때문에 에너지를 점점 잃어버리면 나중에는 결국 2개가 서로 부딪히겠죠. 이렇게 부딪치는 과정에서 격렬한 핵융합 반응이 일어날 수 있거든요. 그런데 금이라는 금속은 만들기 쉬운 원소가 아닙니다. 철은 굉장히 안정된 원소이기 때문에, 철보다 더 무거운 금이라는 원소를 만들기 위해서는 특별한 환경이 필요합니다. 많은 중성자들이 필요해요. 중성자별은 중성자가 많아서 이런 이름이 붙은 것이니, 금을 만들기 위한 아주 좋은 조건을 제공해줄 수 있었던 거죠.
/ 73-74쪽