천체물리학

1 개요

天體物理學, Astrophysics[1]

천문학을 연구하기 위해서 본격적으로 물리학을 도입하면서 탄생한 천문학과 물리학 양쪽에 모두 속하는 분과. 대부분의 대학교에서는 물리학의 하위 분과로 놓는데, 학회는 천문학 학회로 가는 경우가 많다. 반대로 입자 물리학이나 양자역학 혹은 통계역학을 전공으로 한 물리학 전공자들도 주로 들락날락 거리는 애매함을 보이기도 한다. 물리학의 연구에 우주만큼 좋은 것이 없기 때문에 사실상 천체물리학과 입자물리학의 경계는 없다고 봐도 되는 수준. 감마선 분야와 같은 고에너지 분야나 빅뱅같은 경우에는 사실상 그 전공을 하는 것이지 천문학, 물리학의 경계가 거의 존재하지 않는다.[2]

20세기 초부터 시작된 천문학의 물리학 동화 현상과 관련이 깊으며, 본격적인 시작이 되는 사람은 영국의 천체물리학자 아서 스탠리 에딩턴이다. 그리고 그 제자인 수브라마니안 찬드라세카르와 중성자별로 유명한 앤서니 휴이시[3] 등이 관련 분야의 노벨 물리학상 수상자이다. 그 후론 킵 손, 칼 세이건 등 으로 이어진다.

물리학을 적용시킬 수 있는 대상에 대하여 연구하기 때문에 통상적으로는 항성을 연구한다. 그래서 사실상 항성천문학이라는 분과는 없다시피 하고 천체물리학에서 거의 다루게 된다. 그로 인해 천문학 전공자들이 핵 물리학과 입자 물리학을 반드시 익혀두어야 하게 만든다. 별의 표면에 대해 연구하거나 별의 내부 구조 등에 대해 다루며, 별의 진화 과정 자체를 다루기도 한다. 따라서 주계열성은 물론이고, 맥동 변광성이나 밀집성 등에 대한 연구는 이쪽에서 전문으로 한다.

천문학 관련 노벨상이 가장 많이 나온 분과로 첫 천문학 관련 수상인 중성자별 역시 천체물리학에서 다룬다. 두번째 수상인 백색왜성 역시 천체물리학 소속이다. [4]

천문학과 물리학을 동시에 다루기 때문에 혼동되는 경우가 많은데, 천체물리학은 천문학의 분과로 존재하지 다른 분과를 포섭하지는 않는다. 우주론이 대표적인 예로, 물리 우주론 분과가 생기기 전에는 하위 항목이었으나 분과로 분리 된 후에는 포함하지 않는 경우가 많다. 물론 천문학과가 없는 대학교에서 물리학과 산하의 천체물리학과가 존재하는 경우에는 그쪽에서 전공으로 다룬다.

여러모로 구분이 애매하긴 하지만 최근엔 천체물리학이라고 하면 대부분 항성이나 은하에 대해 다루는 경우가 많다. 그런데 이렇게 굳이 나눠놓고도 은하 쪽으로 연구를 하다보면 자연스럽게 우주론과 연결되어 본의 아니게 우주론 연구를 하는 천체물리학자들이 굉장히 많다.[5][6]

2 해당 분야

3 천체물리학자

잘 모르는 사람의 경우에는 천문학자와 천체물리학자를 동일시 하는 경우가 많은데, 사실 본인들도 애매하기 때문에 어떻게 불러도 상관은 없는 편.(...) 워낙 연구 분야가 폭이 넓다보니 물리학자라고 해도 태클이 들어오지 않는 경우가 대부분이다.[7] 국내의 천체물리학자들이라 할 수 있는 천문학과 교수들의 경우에는 대부분 오래되서 정글이 된 학교라거나 지잡 공대, 음식이 맛 없기로 소문난 곳의 대학교 등 출신으로 매우 화려한 탓에 어지간한 물리학과 전공자들도 함부로 접근할 수 없는 물리학의 오라(!!)를 발산하는 경우가 많다.[8] 그만큼 천문학과 물리학의 연관성이 깊어졌다는 뜻이기도 하다.

물론 천체물리를 전공하고 다른 업계에서 일하는 이들도 많다. 엔지니어링 쪽으로도 발을 넓혀보면 우주망원경 연구 등의 분야에서 항공우주공학 업계와도 접점이 있다.(물론 이쯤되면 천체물리학보다 엔지니어링이 주 분야가 된다) 샐리 라이드, 마이클 폴처럼 우주 비행사로 활동한 이들도 있다.

영 좋지 않은 예로는 송유근도 있다. 사실 이쪽은 학자라 하기 뭣한 입장이다만.

4 사용하는(?) 물리학 이론

간단하게 줄여쓰면 물리학은 다 쓴다. 자연히 거기서 쓰는 수학도 다 쓴다.

5 트렌드

물리학의 이곳 저곳에서 엔딩을 봐버린 분야들이 등장하면서 물리학과 사람들이 이쪽으로 전향하는 경우가 많아졌다. 천문학 쪽의 인력 부족이 인력이 넘쳐버린 곳에서 유입되는 해괴한 현상으로 최근의 ApJ[10]에는 천문학은 고사하고 천체물리학과도 큰 연관이 없던 학교 출신 혹은 재직자, 연구원들의 논문 게재가 상당히 늘어났다. 특히 암흑 물질이나 은하 구조, 우주론 등에서 많이 나타나는 현상.

그런데도 아직 인력난은 심각하다고 할 수 있는 수준.

21세기 들어서는 사실상 천문학=천체물리학의 성향을 띄고 있는 탓에 두 용어의 사용이 조금 애매해졌는데 말 하기는 힘들지만 전공자가 느끼는 기묘한 구분점이 엄연히 존재한다. 물론 외부인의 관점에서는 그게 그걸로 보이는 모양.

2016년 2월 11일, 중력파의 관측에 성공하면서 새로운 도전의 장이 열리게 되었다.

6 기타

물리학과 아니랄까봐(...) 뭐든지 구로 가정하고 설명하는 경향이 있다. 그런데 이쪽은 그 경향이 좀 심한 편인데, 안 그래도 설명하는 대상이 대부분 구형이기 때문에 큰 문제는 없다. 참고로 항성만이 아니라 은하도 구로 놓고 설명하는 경우가 종종 있다.

애리조나 대학교의 천문학 교수 폴 데이비스의 저서 『코스믹 잭팟』 에서는 젖소에게서 우유가 나오지 않아 여러 사람을 불렀는데 거기서 물리학자가 "균일 등방한 구형의 젖소를 가정했을때..." 라는 말을 하는데 천문학이나 물리학 전공자는 마냥 웃기만은 할 수 없는데 웃기는 묘함을 느낄 수 있다.

실제론 물리학에 비해서는 응용학문의 성격을 지니기 때문에 약간은 실용적이라는 식의 언급을 하는 경우도 있으나, 어차피 자연과학이다...[11]

고등학교 교육과정 상의 천체물리학은 지구 과학2에서 근접한 내용을 조금 다룰 뿐 전혀 나오지 않는다. 천체물리학에서 쓰는 내용이 나온다고 해서 천체물리학을 배우는 것이 아니다 양자나 상대론, 유체역학같은 끝판대장들도 나오는데 얘가 뭔데 안 나오냐? 라며 의문부호를 띄울 수 있겠지만 그쪽은 암만 어려워도 일단 개념을 소개할 수 있지만 이쪽은 전적으로 이론을 천체에 적용시키는 학문이다보니 개념만 소개하면 그냥 천문학이나 물리학이 되어버린다. 때문에 천체물리학이라는 범주는 연구 분야를 얘기하는 단어가 되지 새로운 패러다임을 제시한다거나 하는 학문의 범위는 아니다. 비슷한 경우로 우주생물학이라거나 대기역학, 행성대기, 해양물리 등..
  1. ↑ Astrodynamics이라 불리는 과목도 있다. 이름만 보면 천체물리학의 일부일 것만 같(고 어느 정도는 맞는 말이)지만, 사실상 이는 (인공) 천체의 궤도 연구에 집중하는 궤도역학이라 할 수 있으며 천체물리학자들이 그렇게 크게 관심 갖는 분야는 아니다. 우리에게 친숙한 우주인 버즈 올드린이 이 분야 연구자. 이 분야 연구하는 사람들은 물리, 천문 뿐만 아니라 항공우주공학 전공자들도 굉장히 많다.
  2. ↑ 실제로 같은 것을 하지만 학부 단위로 출신이 다르다.
  3. ↑ 이쪽은 사실 대학원 생이었던 조셀린 벨이 수상했어야 했지만...
  4. ↑ 최근엔 우주론이 다수 수상
  5. ↑ 이건 결국 천체 현상들의 대부분이 기원을 우주의 탄생과 관련이 깊기 때문에 자연스러운 현상이다.
  6. ↑ 거리의 사다리 항목을 보면 알겠지만 필연적으로 우주론과 연결될 수밖에 없다.
  7. ↑ 천체를 연구하는데 어떻게 물리학자냐!! 라고 할 수도 있는데, 상대론이나 입자 물리학 전공자는 지구 내에서는 실험이 굉장히 한정적이기 때문에 천체를 바탕으로 연구하는 경우가 많다.
  8. ↑ 물리학 전공자가 물리학 개념을 물리학과에서 이해하지 못 하고 있다가 가벼운 마음으로 들어간 천체물리 수업에서 이해하는 경우도 있다 (...) 애초에 천문학과가 학부에 있는 학교가 거의 없기 때문에 학부는 물리학과 출신인 경우가 많다.
  9. ↑ 사실 이쪽은 물리학보다 천문학이랑 훨씬 친하다.
  10. ↑ AstroPhysical Journal, 천체물리학 분과에서 가장 유명한 학술지
  11. ↑ 다른 물리학 분과랑 싸우는 일이 많은데 이게 사실은 그냥 하면 재미없으니까 하는 개드립이지 진짜 싸우는게 아니니 어느쪽이 우월하다는 식으로 얘기하면 양쪽에 다 실례다.