안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 호수와 강물은 안짠데 왜 바닷물만 짠 건가요?
바닷물은 소금이 육지에서 바다로 공급 됩니다. 비가 내리게 되면 공기중의 이산화탄소가 녹게 되어 약한 산성을 띤 빗물이 되고 이 빗물이 산성성분을 가지고 암석을 조금씩 침식시키게 하죠. 암석 속에 있는 나트륨, 염소, 칼슘, 마그네슘 같은 이온들이 강이나 지하수를 통해 바다로 흘러가게 합니다. 바닷물은 햇빛을 받아 계쏙 증발하지만, 염분은 남아있게 되고수천만년동안 계속 염분이 축적되며 바닷물은 점점 짜지게 된것이죠. 강물에도 아주 미세한 염분이 있고 강물은 계속 흐르면서 새로운 물로 희석되기에 짜게 느껴지지 않게 됩니다. 또 강은 바다로 흐르기에 염분이 축적되지 않고 배출되는 과정을 거지게 하죠. 대부분의 호수는 바다로 물이 흘러나가기에 염분이 쌓이지 않게 되며 물이 밖으로 나가지 않는 호수는 시간이 지나면 짜지게 될수밖에 없죠~
Q. 왜 밤하늘에 은하수가 띠처럼 보이나요?
우리 은하는 납작한 판 형태를 가진 막대 나선 은하로서 별과 가스 대부분은 이 원반 안에 집중되어 있습니다. 태양계는 은하 중심에서 약간 떨어진 디스크 중간쯤에 위치해 있습니다. 밤하늘을 볼때 우리가 은하의 평면 방향을 바라보면, 수 많은 별, 성운, 가스가 겹쳐 보이게 됩니다.이로 인해 밤하늘에 밝고 희미한 별들의 띠처럼 보이는 은하수가 나타나게 되는 것이죠.
Q. 우리은하는 어떤 형태의 은하인가요?
우리가 살고 있는 은하는 은하수라고 불리우며 과학적으로 막대나선은하에 속하게 됩니다. 우리은하는 막대나선은하로 나선팔이 회전하며 감겨있꼬 중심에는 막대 모양의 별 무리가 존재합니다. 우리 은하는 중심이 막대처럼 생긴 것이지요.우리 은하의 주요 구조는 중심이 팽대부로 그리고 막대구조가 나선팔과 은하의 원반과 헤일로로 생겼죠. 태양계는 중심에서 약 2만 7천 광년 떨어진 오리온팔이라는 작은 나선팔에 위치합니다. 은하 중심도 아니고, 변두리도 아닌 중간즈음에 있습니다.
Q. 사건의 지평선 주변에서 중력렌즈 효과는 어떻게 나타나나요?
중력렌즈효과란 아이슈타인의 일반상대성이론에서 시작되는데요. 질량이 큰 천체는 주변 시공간을 휘게 만들고 이 휘어진 시공간을 따라 빛도 휘어지게 됩니다. 무거운 공을 고무 시트에 올려놓으면 시트가 휘어지게 되는데 그 근처를 지나던 구슬이 직진하지 못하고 굴러 휘어지는것처럼 빛도 강한 중력이 있는 공간에서 직진하지 못하고 굽어지게 된다는 것이죠. 블랙홀, 사건의 지평선 근처에서는 중력장이 너무 강하기에 빛의 경로가 극도로 휘어지게 되고 이에 따라 빛의 궤도가 휘어지고 아이슈타인 고리(먼 배경의 천체가 정면에서 블랙홀 뒤에 있따면 그 빛이 블랙홀 주변을 둘러 휘면서 완전한 고리처럼 보이게 됨),이미지분열드잉 나타나게 됩니다. 이벤트호라이즌이 관측한 블랙홀 이미지에서 빛나는 도넛 모양의 고리는 사건의 지평선 주변의 가스가 내는 빛인 것이지요. 우리가 보는 도넛 모양은 사실 중력렌즈 효과로 인해 왜곡된 것입니다! 빛이 블랙홀 주변을 거의 한바퀴 혹은 여러 바퀴를 돌면서 관측자에게 도달하게 되어 우리는 블랙홀 뒷편에 있는 가스 디스크의 일부 빛조차도 앞에서 보게 됩니다. 즉 블랙홀 사진에서 돈서처럼 보이는 것은 단순하게 빛나는 가스가 아니라 중력렌즈에 의해 휘어지는 빛의 궤적이 만드는 구조인 것이지요!
Q. 현재 지구에서 관측하기로 사건의 지평선은 어떤 방법으로 관측을 할 수 있나요?
사건의 지평선은 빛조차 빠져나오지 못하는 경계이기에 직접적으로 관측하는 것은 불가능합니다. 간접적인 방법으로 그 위치를 유추하고 관측 할수 있게 되며, 사건의 지평선은 그림자로 보게 됩니다. 이벤트 호라이즌 망원경이 2019년과 2022년에 촬영한 블랙홀의 이미지가 이것이죠. 중심의 어두운 부분이 사건의 지평선 내부이며(그림자) 둘러싼 빛의 고리는 사건의 지평선 바깥의 뜨거운 가스 디스크로 도넛모양을 가지게 하지요. 따라서 우리는 사건의 지평선을 직접 관측하는것이 아니라 그 그림자와 주변의 밝은 물질을 통해 위치와 크기를 유추하게 하는것이죠. 이는 전세계 전파망원경들을 연결해서 지구 크기만 한 가상의 망원경을 만들어 블랙홀의 전파를 정밀하게 측정하게 하는 것입니다.