우주의 보이지 않는 비밀을 밝히다

많은 사람들처럼 나도 어렸을 때 어둠을 두려워했습니다. 나는 칠흑같이 어두운 방에서 잠을 이루기 위해 애썼고, 나의 상상력은 내가 볼 수 없는 공간에 무서운 것을 투사했습니다. 아마도 야행성 포식자와 관련된 이러한 일반적인 두려움에는 진화론적인 이유가 있을 것입니다. 그러나 또한 매우 간단한 이유도 있습니다. 시각은 우리 대부분이 주변 환경에 대한 정보를 수집하기 위해 의존하는 주요 감각입니다. 우리 주변에 무엇이 있는지 볼 수 없다면 어둠 속에 숨어 있는 괴물이 없다고 어떻게 확신할 수 있습니까?

천문학에서는 눈에 보이지 않는 괴물이 매우 현실적이라는 것이 밝혀졌습니다. 비록 그것이 대부분의 어린이가 두려워하는 종류는 아닐지라도 말이죠. 블랙홀부터 죽은 은하계의 조상까지, 이 포착하기 힘든 우주의 인물들이 초점을 맞추고 있습니다. 보이지 않는 우주: 눈에 보이는 것보다 현실에 더 많은 것이 있는 이유에 의해 매튜 보스웰, 천문학자이자 과학 커뮤니케이터 캠브리지 대학, 영국.

서문에서 Bothwell은 눈에 띄는 비유를 사용하여 보이지 않는 것을 연구하는 설득력 있는 사례를 제시합니다. 가시광선의 스펙트럼을 피아노의 단일 옥타브라고 생각하면 빨간색 빛은 중간 C 음이고 파란색 빛은 파장의 대략 절반인 C가 한 옥타브 위인 경우 전자기의 전체 스펙트럼은 얼마나 멀리 떨어져 있습니까? (EM) 방사선 확장? 정답은 65옥타브, 즉 “그랜드피아노 XNUMX대가 일렬로 서 있는 정도”이다.

시각을 주요 감각으로 사용하는 종에게는 겸손한 사실이며, 여기서 그치지 않습니다. 우리가 65옥타브의 빛을 모두 볼 수 있다고 해도 여전히 우리를 피할 수 있는 천문학적 광경이 있습니다. 결국 우리는 어떤 파장의 빛도 블랙홀을 빠져나올 수 없기 때문에 블랙홀을 볼 수 없으며, 암흑물질은 EM 방사선과 전혀 상호작용하지 않는 것 같습니다. 한편, 중력파는 EM 복사와 관련된 것이 아니라 시공간 구조 자체의 파동이며, 암흑 에너지에 대해 우리가 아는 것은 그것이 우주를 가속 속도로 팽창시키고 있다는 것뿐입니다. 보이지 않는 우주 이 모든 현상을 생생하게 설명하는 동시에 그 뒤에 있는 물리학을 접근 가능한 방식으로 설명하는 챕터가 있습니다.

Bothwell은 탐정 이야기처럼 각 장에 접근합니다. 그는 예상치 못한 관찰을 소개하고, 이를 설명하기 위해 이론의 발전을 따르고, 그 성공이나 실패에 대해 이야기합니다. 특히 나를 휩쓸었던 한 장은 "어둠 속의 괴물: 우주의 숨겨진 은하계를 찾는 탐구"였습니다.

Bothwell은 은하 표준에 의해서도 우주에는 거대한 종류의 은하가 있다고 설명합니다. 그러한 거대 괴물 중 하나는 "은하수, 안드로메다 및 그 사이의 모든 공간을 삼킬 만큼 충분히 큽니다". 그러나 이상하게도 이 크기의 모든 은하계는 죽은 것처럼 보입니다. 그들은 더 이상 활발하게 별을 형성하지 않습니다. 이 장의 나머지 부분은 우주 살인 미스터리처럼 읽혀집니다. 우주를 더 깊이 들여다보면서 시간을 거슬러 올라가 은하계의 조상과 그들을 죽인 것이 무엇인지 찾아보는 것입니다.

신기하게도 태양광선이 반사하는 심우주 이미지에는 후보가 보이지 않는다. 허블 우주 망원경 그것은 그 전임자들이 될 만큼 거의 극단적이다. 그러나 눈에 보이지 않는 밀리미터 이하의 관측을 통해 먼지로 뒤덮인 초기 우주의 새로운 유형의 은하가 근처의 "스타버스트" 은하보다 XNUMX배 더 빠르게 별을 생성한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 고대 별 공장은 죽은 은하의 조상에 대한 훌륭한 후보이지만, 어떻게 모두 사라졌습니까? 이 스포일러를 공개해서는 안 된다고 생각하는 것은 제가 이 장을 얼마나 즐겼는지를 보여주는 증거입니다. 하지만 결의안은 실망시키지 않는다고 말씀드리고 싶습니다.

나는 또한 책 전체에 걸쳐 보스웰이 엮어내는 과학자와 엔지니어들의 이야기를 즐겼습니다. 내가 이전에 들어본 적이 없는 것 중 하나는 전파 천문학의 초기 개척자였던 Karl Jansky와 Grote Reber에 관한 것이었습니다. 1930년대 초 Jansky는 다음과 같은 곳에서 일하는 엔지니어였습니다. 벨 연구소 미국에서는 전파 잡음 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다. 이 소음을 연구하던 중 그는 23시간 56분마다 반복되는 일종의 신호를 발견했습니다.

Bothwell은 이것이 태양계 너머에서 온 무언가의 명백한 신호라고 설명합니다. 우리는 하루를 24시간으로 생각하지만 실제로 지구가 은하수를 기준으로 한 바퀴 회전하는 데는 23시간 56분밖에 걸리지 않습니다. 그 시간 동안 지구는 태양 주위를 조금 더 이동했기 때문에 태양이 하늘의 원래 지점에 도달하려면 행성이 23분 더 회전해야 합니다. 하지만 56시간 XNUMX분 후에 우리는 다시 우리 은하계와 일직선이 됩니다. 따라서 이 기간의 신호는 태양계 외부에서 올 가능성이 높습니다. 실제로 Jansky는 은하수 중심에서 전파를 감지하고 있었습니다.

놀랍게도 천문학계 전체는 Jansky가 처음 결과를 발표했을 때 그의 결과에 거의 주목하지 않았습니다. Bothwell은 이를 한 가지 간단한 이유로 설명합니다. "무선 공학의 세계는 천문학의 세계와 너무 멀리 떨어져 있습니다."

그러나 라디오 방송용 전기 장비를 설계한 엔지니어인 Reber는 우주 공간에서 발생하는 이러한 소음에 매료되었습니다. 그는 시카고 뒷마당에 자신의 전파 망원경을 만들었고, 1930년대 중반부터 1940년대 중반까지 "세계 유일의 전파 천문학자"였습니다.

Reber는 관찰 내용을 이해하는 데 도움을 주기 위해 지역 대학에서 물리학 및 천문학 과정을 수강했으며, 별이 탄생하는 뜨거운 가스 구름에서 나오는 전파를 탐지한 최초의 사람이었습니다. Bothwell에 따르면 Reber는 "고심하고 세심한 작업을 통해 과학계를 변화시킨" "마지막 아마추어 '외부' 과학자"였습니다.

이 이야기와 책 전체의 다른 많은 이야기는 천문학의 발전을 위한 기술의 결정적인 중요성을 강조하며 현재 기술은 놀랍습니다. 예를 들어 중력파를 감지하려면 레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)는 양성자 직경보다 작은 크기의 수축과 늘어나는 현상을 감지할 수 있어야 하며, 블랙홀의 사건 지평선을 이미지화할 수 있어야 합니다. 이벤트 호라이즌 망원경 런던에서 망원경을 사용하여 뉴욕에서 신문을 읽는 것과 동일한 해상도를 달성합니다.

따라서 천문 현상을 탐지하기 위해 인간이 달성한 공학의 위업은 아마도 현상 자체만큼이나 경외심을 불러일으킬 것입니다. 그리고 Bothwell은 천문학의 모든 분야에 걸쳐 역량을 한 단계 끌어올리기 위한 프로젝트가 진행되면서 앞으로 더 많은 일이 있을 것임을 상기시켜 줍니다. 예를 들어, 유럽 우주국(European Space Agency)은 현재 최초의 우주 기반 중력파 탐지기를 구축하고 있습니다. 그만큼 레이저 간섭계 우주 안테나 (LISA)는 LIGO보다 훨씬 더 긴 파장의 중력파를 감지할 수 있을 것입니다. 왜냐하면 LISA의 거울은 LIGO의 2.5km에 비해 4만km 떨어져 있기 때문입니다.

천문학의 미래를 강조함으로써 이 책은 만료일을 미리 예측하고, 어둠 속에서 더 많은 괴물을 발견할 미래 기술과 함께 보이지 않는 세계를 향한 불완전한 여행일 가능성이 높다는 점을 잘 알고 있습니다. 책이 쓰여졌을 당시 제임스 웹 우주 망원경은 아직 발사되지 않았습니다. 이제 그것은 우주에 있으며, 이미 숨막히는 우주의 적외선 이미지를 다시 보내고 있습니다.

하지만 책의 타이밍은 실제로 완벽하다고 생각합니다. 수많은 선구적인 새로운 프로젝트가 진행되고 있는 이 시대에, 그들이 발견할 수 있는 더 이상하고 더 멋진 호기심에 대한 나의 기대감이 다시 불붙었습니다. 그리고, 책이 약간 시대에 뒤떨어진다는 뜻이기는 하지만, 작가도 그것에 대해 꽤 흥미를 갖고 있다는 인상을 강하게 받습니다.

• 2021 Oneworld 출판물 320pp £18.99hb
• 2022 Oneworld 출판물 320pp £10.99pb