천문학의 이해 (5) 고에너지 천문학

가시광선보다 파장이 짧고 에너지가 높은 전자기파는 자외선, X선, 감마선으로 구분된다. 가장 뜨거운 별은 가시광선보다 자외선을 더 많이 방출한다. 반면 X선은 극도로 온도가 높은 가스에서 나오는 경향이 있다. 감마선은 플레어에서 초신성에 이르기까지 격렬한 현상이 발생할 때 방출된다. 이 세 가지 전자기파는 대체로 대기권에서 차단되어 지구 표면까지 도달하지 못한다. 그래서 인공위성으로 연구해야 한다. 자외선 망원경은 대체로 가시광선 관찰 장비의 설계를 따른다. 하지만 이런 설계는 에너지가 자외선보다 더 높은 X선과 감마선에서는 문제가 된다. X선과 감마선이 반사면 대부분을 그대로 통과해 초점을 잡기 어렵기 때문이다. 이런 문제는 X선 망원경의 경우 원뿔 모양 망원경 안쪽에 금속 쇄 반사 장치를 부착한 후, X선을 거의 0도에 가깝게 ‘반사시키는’ 방식으로 해결할 수 있다. 반면 감마선 망원경은 특히 하늘의 다른 영역들을 탐지할 때 탐지기의 ‘계수관’ 안쪽으로 들어오는 감마선을 집계한다.

최대한 폭넓게 정의하자면 우리 태양계는 태양을 기준으로 최대 1광년에 해당되는 거대한 우주를 뜻한다. 태양계는 우주 안에서 태양의 중력이 미치는 범위로, 행성부터 혜성의 미세한 먼지까지 수천 조 천체의 공전궤도 전체를 지배한다. 일부 천문학자들은 더 좁고 더 엄격하게 태양계를 태양풍이 미치는 범위로 규정하기도 한다. 하지만 중력에 따른 정의로 보면, 태양계에는 오르트 구름에서 더 이상 활동하지 않는 차가운 혜성도 분명히 포함된다. 무수히 많은 혜성은 지금보다 태양과 가까운 곳에서 생을 시작해 긴 공전궤도를 따라 천천히 태양 주위를 돌고 있다.
태양계 천체와의 거리는 일반적으로 수백만에서 최대 수십억 킬로미터 단위로 측정된다. 하지만 이는 우리 일상에서 체감하기 힘든 큰 숫자일 뿐이다. 이런 문제를 간단히 해결하고자 천문학자드른 천문 단위라는 의미의 AU로 태양계 천체들의 거리를 표시한다. 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억 4,960만 킬로미터를 말한다.
태양계 천체들을 구분할 때 한 가지 핵심은 행성과 왜행성을 구별하는 것이다. 여덟 개의 행성은 태양 주위를 도는 천체로, 질량이 크고 중력이 강해 구 모양이 될 수 있었다. 행성은 근처 다른 천체들의 궤도를 흩뜨려 그 부근을 ‘쓸어버릴’ 수 있을 만큼 질량이 크고 중력이 강하다. 왜행성은 태양을 공전하는 구 모양 천체이지만 근처에 있는 천체들을 쓸어버릴 만큼 중력이 강하지는 않다. 왜행성은 에리스를 발견하면서 2006년에 도입된 범주로, 세레스, 명왕성 등도 포함된다.
암석형 행성인 수성, 금성, 지구, 화성은 태양에 좀 더 가깝게 공전한다. 반면 상대적으로 바깥쪽을 도는 거대 행성은 네 개가 있다. 목성과 토성은 가스형이고 천왕성과 해왕성은 얼음형이다. 대부분은 저마다 위성을 두고 있다. 이 행성들 안팎으로 더 작은 천체들이 공전하는데, 넓게 보면 소행성이라고 불린다. 여기에는 암석형 소행성과 얼음으로 이루어진 혜성되 포함된다.