천문학과 망원경

천문학은 중세 유럽에서 13세기까지 거의 정체되었지만, 이슬람 등의 다른 지역에서는 발전을 거듭했다. 9세기 초에 이슬람 지역의 최초 천문대가 등장했는데, 964년에 페르시아의 천문학자 알 수피(Azophi)가 안드로메다 은하를 발견하고, "Book of Fixed Stars"라는 책에서 이에 대해 서술하였다. 역사상 가장 밝은 초신성으로 기록된 SN 1006이 이집트 출신 천문학자인 Ali Ibn Ridwan과 중국 천문학자들에 의해 1006년에 관측되었다. 이슬람 세계에서 천문학에 많은 공헌을 한 유명한 천문학자로는 Al-Battani, Thebit, Azophi, Albumasar, 알비 루니, Arzachel, Al-Birjandi 등과 Maragheh, Samarkand 천문대의 천문학자들이 있다. 이 당시의 아랍 천문학자들이 오늘날에 널리 쓰이고 있는 많은 항성 이름들(베가, 알골 등)을 도입하였다. 또한 그레이트 짐바브웨와 팀북투의 유적들도 과거에 천문대를 포함하고 있었을 것으로 추정된다. 그리고 사하라 남쪽의 아프리카에서도 식민지 시대 이전에 천문학 관측이 행해졌던 것으로 보인다.

갈릴레이의 망원경 - 갈릴레이, 망원경으로 우연히 달을 보다

천문학은 17세기를 전후하여 발명된 망원경으로 더 멀리 볼수있게 되었고, 20세기에 이르는 시기에 발전된 역학, 전자기학, 상대성 이론과 같은 현대 물리학은 천문학과 서로 도움을 주고받으면서 새로운 장을 열었다. 그리고 20세기에는 인간이 지구를 벗어나 우주공간에서 관찰하고 탐험하는 경지에 이르렀다.

 

르네상스 기간에 코페르니쿠스가 태양중심설을 제안했으며, 이는 갈릴레이와 케플러에 의해 더 확장되고 발전되었다. 갈릴레이가 처음으로 천문학에 망원경을 도입하였고, 케플러가 행성들은 태양을 초점에 놓는 타원궤도로 공전하는 태양계 모형을 고안해냈다. 그러나 케플러는 행성들이 타원 궤도를 그리는 근본적인 이유는 알지 못했는데, 이것은 뉴턴이 천체역학과 중력의 법칙을 발견함으로써 해결되었다.

 

망원경의 크기와 성능이 향상되면서 많은 천문학적 발견들이 이루어 졌는데, 프랑스 천문학자 라카유가 방대한 별의 목록이 만들었다. 그리고 허셜은 방대한 성운과 성단 목록을 제작했고, 1781년에 처음으로 새로운 행성인 천왕성을 발견했다. 베셀이 1838년에 백조자리 61 별의 연주 시차를 측정함으로써 처음으로 별까지의 거리를 측정하였다. 18~19세기에 오일러, 클레로, 달랑베르 등이 삼체문제를 해결하기 위해 많은 노력을 기울였으며, 이로써 달과 태양의 위치를 정확히 예측할 수 있게 되었다. 라그랑주와 라플라스는 이러한 노력을 더욱 발전시켜서 달과 행성의 섭동으로부터 질량을 추정하기도 했다.

 

분광학과 사진술의 발전으로 천문학에 획기적인 발전이 이루어졌다. 프라운 호퍼는 1814~15년에 태양의 스펙트럼에서 약 600여개의 어두운 띠를 발견했는데 이는 1859년에 키르히호프가 각기 다른 원소들 때문에 생긴다는 것을 밝혀냈다. 분광학을 다른 별들에 적용함으로써 별들이 태양과 같은 천체이며, 다만 온도, 질량, 크기가 다른 것이라는 사실이 정립되었다.

 

20세기에 들어서 하늘에 보이는 은하수가 별들의 집합인 우리은하라는 사실이 확립되었고, 이어서 우리 은하 밖의 외부은하, 그리고 우주의 팽창이 발견되었다. 현대 천문학은 펄서, 퀘이사, 블레이져, 전파 은하 같이 특이한 천체들을 발견했고, 이런 관측들은 중성자별, 블랙홀로 설명하는 이론의 발전에 중요한 역학을 했다. 우주 마이크로파 배경, 허블의 법칙, 우주의 원소 함량 등의 관측이 지지하는 대폭발 이론의 등장으로 물리적 우주론은 20세기 들어와 큰 성공을 거두었다. 우주 망원경의 발전으로 지구 대기에 흡수되어서 그동안 관측할 수 없었던 전자기파의 영역을 통한 관측이 가능하게 되었다.