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천체물리학(astrophysics)

작성일 2010-08-24

천체와 우주의 구조 · 진화를 물리학적 방법으로 연구하는 학문. 19세기 중엽까지의 천문학은 주로 태양계내에 손재하는 천체의 정밀한 운동이나, 항성의 천구(天球)상에서의 겉보기운동 등을 연구하는 위치천문학(position astronomy)이 주류였다.

그 후 뉴튼 역학을 기초로 하는 천체역학으로서 발전해 해석역학(解析力學)과 수학에 크게 기여했다.

19세기 후반 이후 천체의 스펙트럼 관측에 의해 태양흑점의 활동, 항성의 대기와 내부구조, 항성의 에너지원 등에 관심을 갖게 되었으며, 20세기에 접어들자 이러한 문제를 해명하기 위해 K. 슈바르츠실트, A. S. 에딩턴, H. A. 베테, S. 찬드라세카르 등이 당시 현저히 발전하기 시작한 원자물리학 · 원자핵물리학 · 통계역학 등의 물리학을 전체에 응용, 큰 성과를 거두었다.

이처럼 물리법칙을 구사해 연구하는 이론천문학을 위치천문학이나 관측천문학과 구별해「천체물리학」이라고 부른다.

물리학을 단순히 천문학에 응용한다는 측면뿐만 아니라 우주 · 천체의 현상을 해명하는 과정에서 새로운 물리학이 탄생한 경우도 드물지 않다.

예컨대 태양의 흑점, 자기장과 지구 고층내시의 오로라 현상을 연구하는 과정에서 플라즈마 물리학이 탄생했고, 항성의 에너지원을 규명하는 과정에서 핵융합의 물리학이 발전했다.

천체물리학은 지금도 기초 · 응용 물리학과 깊이 관련되어 발전하고 있다.

천문학의 대상 대부분이 지상의 실험실에서는 실현 할 수 없는 극한상태에 놓여 있는 물질이 많기 때문이다.

예컨대 태양보다 무거운 질량을 가진 별의 진화 최종단계에서는 초신성(超新星)의 폭발로 별이 강하게 수축해 중성자별〔中性子星〕 · 블랙홀 등이 된다.

이러한 천체는 1cm3당 1012g에 달하는 초고밀도 상태이므로, 중성자별 주변에는 1012G(가우스)에 달하는 강한 자기장이 존재 한다.

은하단(銀河團) 중심부에서는 10억K에 달하는 고온가스가 강한 X선을 방출하고 있다.

퀘이사는 은하 중심핵의 거대한 블랙홀이라고 생각되며, 거기에는 특이하게 강한 중력장(重力場)이 존재한다.

성간(星間) 공간은 원자의 개수밀도(個數密度)가 1cm3당 10개 정도인 극단적으로 희박한 기체이다.

또한 영하 2백 수십℃의 저온 상태에 있는 성간진(星間塵)표면에서 지상에는 존재하지 않는 분자가 계속 만들어지고 있다.

이와 같이 극한상태의 물질과 복사장(輻射場)에 있는 천체를 연구하는 천체물리학에서 새로운 물리학이 앞으로 계속 생겨날 것이다.


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