안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 태양의 각종 활동이나 흑점관측에 있어서 발머브레이크라는 파라미터가 큰 의미를 가지나?
발머브레이크는 태양 흑점이나 태양 관측에서는 핵심적인 파라미터로 사용되지 않습니다. 외부은하나 항성의 진화, 외계 은하 스펙트럼 분석 등에서 활용되는 개념으로 흑점 관측에서 발머계열 자체는 중요한 의미를 가지곤 합니다. 이는 365nm에서 급격한 스펙트럼 밝기 변화가 일어나는 구간으로 자외선 경계이지요. 수소 원자의 전자가 n=2 에너지 준위에서 이온화되는 과정과 관련있으며 발머브레이크는 항성의 표면온도, 스펙트럼형, 항성 대기의 이온화 상태에 민감하고 젊은 항성 집단이 있는 은하의 스펙트럼에서 뚜렷하게 보입니다. 즉 이를 통해 은하의 나이나 항성 형설률, 스펙트럼 분류등을 하게 됩니다. 태양 관측에선 발머 계열 중 수소 알파선을 가지고 파악하며 채층과 플레어, 흑점 주변 구조, 필라멘트, 프로미넌스 등을 관측하는데 핵심적인 파장으로 사용된다고 알려져 있습니다. 흑점과 발머 브레이크의 직접적인 연관성은 없다고 알려져 있죠.
Q. 노련한 뱃사람도 공포심을 가진다는 은하수 바다의 실체와 과학적 진위여부는?
은하수의 바다는 수백 km2에 이르는 광대한 해역의 바닷물이 밤에 우윳빛 또는 별비처럼 고르게 빛나는 현상으로서 일반적인 바닷물의 야광과는 전혀 다르며 일반적인 해양의 야광은 발광범위가 수 m에서 수십m2이지만 은하수의 바다는 수백~수천km2입니다. 일반 해양의 야광은 짧은 시간동안 지속되지만 은하수의 바다는 수시간~수일 지속되죠. 일반 해양 야광은 기계적인 자극에 의해 발광하지만 은하수의 바다는 자발적이고 지속적인 생물의 발광입니다. 은하수의 바다 원인은 생물발광을 하는 해양 박테리아가 높은 밀도로 군집을 이루며 집단적으로 자발적 발광을 하는 것으로 보고 있으며, 이러한 박테리아는 특정한 조건에서 집단 감지를 ㅌㅇ해 자신들의 수가 일정 밀도에 도달하며 자발적으로 빛을 내기 시작하는 것이죠. 이때 수면 전체에 박테리아가 퍼져있으면 마치 바다 전체가 은하수처럼 빛나는 것처럼 보이는 것입니다. 은하수 바다의 주요 발생 지역으로는 인도양 서쪽해역, 인도네시아 주변 해역, 아라비아해, 수마트라 남부 인근이 있습니다. 2005년 나사의 위성관측에서 소말리아 인근에서 16,000km2에 달하는 은하수 바다가 3일 이상 지속된것으로 확인하였기에 위성 관측으로 최초의 과학적 증거를 발견하게 된것이지요. 밤에 끝없이 펼쳐진 바다가 정적이면ㅅ ㅓ우윳빛으로 환하게 빛나는 모습이 당시엔 굉장히 불가사의했기에 공포의 대상이였으며 저주나 죽음의 전조로 해석하기도 하였습니다.
Q. 블랙홀은 사실 생각만큼 어둡지 않다고 말했던 호킹의 말은 어떤 논리인가요?
일반상대성 이론에 따르면 블랙홀은 사건의 지평선 안으로 들어간 모든 정보나 빛이 밖으로 나올수 없기에 이론적으로 완전히 검은 존재이나 1974년 스티븐 호킹은 양자역학과 중려 ㄱ이론을 결합해 블랙홀은 사실방 복사하고 있으며 블랙홀은 완전히 어둡지 않으며 아주 나약하게 빛나고 있따고 해석합니다. 양자역학적 진공은 비어 있지 않게 되는데 진공상태에서도 입자와 반입자가 짝으로 생성되고 사라지는 일이 얼아네괴도 양자진동현상이 나타나게 됩니다. 이러한 입자 쌍이 블랙홀 사건의 지평선 근처에서 생기게 되면 그 중 한 입자가 블랙홀 안으로 빨려 들어가게 되고 다른 하나는 밖으로 탈출하는 경우가 생기게 되고 밖으로 나온 입자는 마치 블랙홀에서 나온것처럼 보이는 호킹복사가 이루어지게 됩니다. 강착원반처럼 주변 물질이 내는 빛이 아닌 블랙홀 자체가 양자역학적 효과로 인하여 약하게 ㅗㄱ사하고 있기에 스스로 빛을 낸다고 표현하게 되는것이지요. 이러한 복사는 블랙홀의 질량을 소모하면서 나오는 것이기에 시간이 지나면서 블랙홀은 서서히 증발하게 됩니다. 블랙홀은 양자역학적 관점에서 보면 완전히 닫힌 시스템이 아니며 약한 복사를 통해 외부와 에너지를 주고받게 된다는 의미입니다.
Q. 우리가 알고 있는 빛에도 무게가 있나요?
빛은 질량이 없지만 에너지를 갖고 있끼에 중력의 영향을 받고 운동량과 무게같은 효과를 가지게 해 줍니다. 빛은 물질은 아니지만 물리적으로 영향을 미치는 실체라는 의미이지요. 빛은 전자기파의 일종으로 광자라는 입자로 설명되고 광자는 정지질량이 0입니다. 즉 광자는 정지 상태로 존재할 수 없고 항상 빛의 속도로 움직이게 되고 그래서 질량이 없어도 운동에너지와 운동량을 가지게 해줍니다.빛은 질량은 없지만 운동량과 에너지는 가지게 되고 이에 다라 중력의 영향을 받게 됩니다. 중력이 공간을 휘게 만들기에 빛은 그 휘어진 공간을 따라 경로가 굽어지게 되며 이러한 것을 중력렌즈효과라고 이야기 합니다.
Q. 달에서 발견된 구멍이 달지각 지하로 연결되어있다는 주장이 중요하게 받아들여지는 이유는?
루나피트가 화산활동으로 생성된 용암동굴의 입구일 가능성이 크다고 보고 있는데 이러한 용암동굴은 자연적으로 형성된 지하터널로 수백미터 이상 뻗게 되며 내부 공간은 상대적으로 안정된 환경을 제공한다고 알려져 있습니다. 이 지하 동굴이 거주지로서 중요한 이유는 방사선을 차단해주게 되며 온도 변화에 완충지역이 될것으로 보고 있으며 운석의 충돌로부터 보호될수 있기 때문에 달기지 건설시 최고의 후보지로 간주되고 있습니다. 루나 피트와 지하 연결 구조는 달의 고대 화산 활동, 지각 구조, 냉각 과정 등에 대한 실마리를 제공해주고 있으며 달은 현재 지질학적으로 죽은 천체로 알려져 있지만 과거엔 활발한 내부활동이 있었던 흔적이 있기에 이러한 구멍들이 과거 달 내부의 열적 진화를 연구하는데 매우 중요한 단서가 되게 되지요. 미래의 로봇이나 유인 탐사가 이러한 구멍을 통해 달 내부에 접근 할 수 있다면 훨씬 더 효율적으로 보호된 환경에서 연구가 될 수 있을것입니다!