안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 플랑크 임무에 있어서, 우주론 곡률 매개변수는 어떻게 계산되나요?
플랑크 임무는 현대 우주론에서 매우 핵심적인 프로젝트로 우주론 곡률 매개 변수 측정이 갖아 중요한 성과로 알려져 있죠. 이는 우주의 전체적인 기하구조를 나타내는 수학적 파라미터로 우주가 평탄한지 닫혀잇는지 또는 열려 있는지를 결정하는 수치값입니다. 이는 플랑크 데이터로부터 우주배경복사안의 음향진동의 자취를 통해 초기 우주에서 물질과 복사가 상호작용하며 생긴 밀도 파동의 흔적을 각도 크기로 측정하고 우주 전체의 곡률을 알아내게 되었꼬 플랑크는 우주배경복사 온도의 분포를 통해 다항계수에 다라 분해해 파워 스펙트럼을 만들고 곡률 매개 변수를 이 스펙트럼의 특정 피크의 위치와 세기를 통해 추론하게 된것이죠! 이에 따라 거의 0에 매우 가까ㅃ다는 결론을 내었고 우주는 매우 평탄하다는 것을 호가인하게 된것이죠!
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Q. 우리 은하에서 항성이 가장 밀집된 곳은 어디인가요?
우리은하엔 약 2천억개이상의 항성이 있다고 알려져 있고 우리은하의 중심부에 가장 많이 밀집되어 있는것으로 알려져 있습니다. 궁수자리 방향에 위치해있는 은하중심은 항성, 성단, 가스, 먼지 등이 엄청난 밀도로 집중되어잇다고 알려져 있죠. 중심부는 중력적으로 가장 안정적이고 오래된 별들이 축적되었기에 항성들이 끌려 들어와 집중되기 쉬운 위치이기도 합니다!
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Q. 앞으로 항성 간 거리를 항해하거나 통신하는 것은 이론적으로 가능할까요?
항성간의 항해는 이론적으로 가능할순 잇지만 엄청난 기술적인 장벽이 있죠. 우선 항성간의 거리는 매우매우 멉니다. 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리는 약 4.24광년인데 현재 인류가 보낸 가장 먼 탐사선은 보이저1호인데 이 탐사선이 프록시마까지 갈려면 약 7만년의 시간이 걸립니다. 이를 이기게 위해선 핵융합을 통해서 엔진을 만들거나 반물질 엔진, 워프 드라이브 등을 이용하여서 나아가야 할것입니다. 항성간의 정보통신은 현재도 실제 시도중이며 미래엔 이를 실현해 낼수도 잇겠지요!
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Q. 항성 내부에서 생성된 원소는 어떻게 전 우주로 퍼지게 되는건가요?
항성 내부에서 원소는 핵융합을 통해서 만들어지게됩니다. 수소의 융합과정으로 헬륨이 헬륨의 융합과정으로 탄소와 산소가, 더 무거운 핵융합으로 네온과 마그네슘 규소 등이 마지막엔 철까지 생성하죠. 이 이후 무거운 원소는 초신성의 폭발이나 중성자별의 병합에 의해서 만들어지게 됩니다.이들은 항성풍이나 초신성폭발, 중성자별의 병합으로 우주로 퍼져나가게 되는데 항성풍은 태양 같은 중소형 별은 노화하며 외곽 대기를 천천히 날려 보내고 헬륨이나 탄소, 질소 등의 비교적 가벼운 원소들이 가스 형태로 우주 공간에 퍼져나가게 됩니다. 질량이 큰 별은 수명을 다하고 중력 붕괴후 폭발하는데 이 초신성의 폭발과정은 철보다 무거운 원소를 생성하여 막대한 에너지와 함께 원소들을 우주 공간으로 뿌리죠. 두개의 중성자별이 충돌하며 금이나 백금 우라늄같은 무거운 원소들을 만들어내고 방사선과 함께 원소들이 퍼져나가게 됩니다!
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Q. 달 표면의 색이 다른이유가 궁금합니다
달의 구성 성분이 색을 만드는 것은 그 지역에 존재하는 광물의 성분과 화학 조성에 의해 결저오디게 됩니다. 각기 다른 암석의 종류나 금속 함량이 빛을 반사하거나 흡수하는 방식이 달라지게 되며 색 차이를 만들어내게 하는 것이죠. 푸르스름한 회색이나 파랑빛은 철이나 티탄이, 녹갈색과 갈색빛은 올리빈과 피록센이, 누르스름함과 갈색빛은 유리질 물질이, 밝은 회색과 노란빛은 고지대의 산화된 물질이 색에 영향을 주게 합니다. 이러한 색들은 강조된 컬러 사진에서 뚜렷이 보이기에 나사에선 이러한 사진을 일부로 컬러보정을 조금 더 하기도 합니다. 위치마다 다른것은 달의 주요한 지역인 달의 바다와 고지대에서 그 색이 달라지게 느껴지는건데 달의 바다는 어두우며 현무암질 화산암과 철과 티탄 함량이 높아 파랗거나 어두운 회색이 보이게 됩니다. 고지대는 밝은 영역으로 고대의 부서진 암석들이나 알루미늄 함량이 높아 그렇게 보이죠.
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Q. 표면 온도에 따라 항성의 색깔이 다른 이유는 무엇인가요?
별빛은 단일색이 아니라 여러 파장의 빛이 섞인것인데요 우리 눈에 어떤색으로 보이냐는 것은 강하게 방출하는 파장대에 따라 결정되게 됩니다. 온도가 높을수록 빛의 파장이 짧아지는데 이는 플랑크의 복사 법칙과 빈의 변위법칙에 따라 달라지게 됩니다. 온도가 높아질수록 별이 가장 많이 방출하는 빛의 파장이 짧아지고 온도가 높을수록 푸른빛으로 낮을수록 붉은 빛으로 이동하게 된다는 것이죠. 우리 눈은 가시광선의 범위내에서 색을 감지하는데 항성이 내는 빛 중에 이 범위 내의 우세한 파장대가 눈에 색으로 인식되는 것입니다!
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Q. 햇빛이 지구에 도달하는 이유는 뭘까요?
햇빛은 태양에서 오는 빛으로 전자기파의 형태로 광자라는 입자처럼 행동하는 에너지이죠. 소리는 매질을 통해서만 잔달되지만 빛은 전자기파이기에 진공상태에서도 자유롭게 이동하게 되는 것이죠.태양과 지구 사이에 아무것도 없어도 빛이 스스로 전파될 수 있는 이유입니다. 태양에서 방출된 광자들은 직선경로를 퍼져나가는데 그중 일부가 지구에 도달하게 되죠. 지구가 태양을 공전하는 위치에 있끼에 지구 대기권으로 들어온 빛이 우리가 느끼는 햇빛으로 변하게 되는 것입니다.
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Q. 왜 사건의 지평선 너머로는 아무것도 나올 수 없나요?
사건의 지평선은 블랙홀을 감싸고 있는 경계선인데요 이 경계를 넘어서는 순간 빛조차도 빠져나올수 없게 되는데 안쪽에서 벌어지는 일이 외부로 정보전달이 불가능해진다는 것이죠. 이는 블랙홀 안쪽에선 중력이 너무나도 강력하고 이에 따라 탈출속도가 빛의 속도보다 커지고 빛보다 빠른것은 이론적으론 존재하지 않기에 그 어떤것도 빠져나오지 못하게 됩니다. 관측을 한다는 것은 빛을 통하여 확인하여야 하는데 사건의 지평선 안에선 빛이 빠져나올수 없기에 우리가 받을 수 잇는 정보가 없게 되는것이죠. 그 안쪽에선 무슨일이 일어나든 직접적으로 절대 알 수 없게 되는것입니다.
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Q. 일본의 대지진 발생시 우리나라에도 많은 영향이 있을까요?
도카라 열도 해역이나 난카이 해역은 일본 주변 판경계에서 지진 에너지가 장기간 축적되는곳인데요. 난카이 해구 대지진이 발생하면 규모가 8.0~9.0 이상이 될것이며 평균 100~150년 주기ㅗㄹ 발생한다고 알려져 있ㅅ브니다. 마지막 발생이 1946년으로 알려져 있지요. 대지진은 규모에 따라 한반도의 남부 특히 동해안에서 진동을 감지하게 될것입니다. 부산이나 울산 등에서 뚜렷하게 느끼게 된다는 것이지요. 일본 해역 대지진에 의해 쓰나미도 발생하겠지만 우리나라는 피해가 적을것입니다. 일본 본토가 이를 막아주게 될것이니깐요! 큰 지진이 발생하면 지각의 구조 전체에 응력 변화가 발생하고 한반도 인근 단층에 자극이 발생할수도 있습니다!
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Q. 해름에 햇볕이 상대적으로 약한 이유?
태양 고도와 대기층의 두께 차이 때문인데요 태양의 고도가 상대적으로 낮습니다. 일출과 일몰무렵엔 태양이 지평선 근처에 있꼬 고도가 낮게 되며 태양빛이 지구 대기를 매우 비스듬하게 통과하는 현상이 나타납니다. 이로 인해 빛이 통과하는 대기층의 두께가 길어지고 햇빛이 더 많이 산란되고 흡수되게 됩니다. 지표에 도달하는 태양광이 약해지게 되는 것이죠.햇빛은 대기를 통과할때 산소, ㅜㅅ증기, 먼지 등에 의해 산란과 흡수를 겪는데 짧은 파장이 더 많이 산란되고 빛의 세기가 약화되어 이 때문에 자외선의 강도도 낮아지고 따뜻한 느낌의 붉은 빛만 남기는 현상이 발생하게 됩니다.태양 고도가 가장 높은 정오엔 햇빛이 가장 짧은 거리로 곧장 대기를 통과하여 산란과 흡수도 적고 지표에 도달하는 에너지의 양이 최대가 되게 됩니다.