▲ 정성수 교수(대전지부 학술부장)▲충남대학교 의학전문대학원     ©편집국

편광(polarization), 산란(scattering), 굴절(refraction), 회절(diffraction), 도플러효과(doppler effect)등 빛과 물질사이에 일어나는 현상을 적용하면서 만질 수 없는 먼 곳의 별에 대해서도 빛을 이용해 분석하는 기술을 착안하게 되었다. 예를 들어 물질에 따라 편광현상에 차이가 있으므로 표준조건에서 물질의 편광을 미리 알아놓을 수 있다. 그런 다음 별빛을 편광으로 분석하여 비슷한 물질을 찾아 그 별의 조성을 유추(inference)할 수 있게 된다. 빛의 산란도 표면이 얼마나 매끈한 지에 따라 다르므로 산란정도를 이용하면 표면이 얼마나 거친 지를 대략 가늠할 수 있게 된다.
그러나 지구상에서 빛을 관찰하기 어려운 날도 있고 무엇보다 빛이 지표면에 도달하면서 대기권이라는 자연 산란을 거치기 때문에 화질저하를 피할 수 없고 먼 별빛을 분석하는 것이 한계가 있었다. 이 시기의 연구는 이론 수준에 그치는 경우가 많았다. 지표에서의 제한된 관찰을 극복하고 지구 밖에서 별빛을 관찰하려는 노력의 결과로 우주망원경이 출현하게 되었다.
 
2. 우주망원경으로의 토성관찰
지표면에서 별을 관측하는 것은 한계가 있어서 1990년 지구 대기권 밖에서 지구 궤도를 돌면서 천체를 관측할 수 있는 허블우주망원경이 가동되기 시작했다. 이 우주망원경으로부터 얻은 고해상도, 고분해능의 관측자료가 나오면서 천문학이 발전하는 원동력이 되었다. 우리가 보는 경이로운 우주사진의 대부분은 이 허블우주망원경으로부터 촬영된 것이다.

대기권 밖에서 별빛을 수집하였기에 천문 연구에도 가속도가 붙었고 이로부터 별의 밀도, 성분 등에 대한 자료가 폭발적으로 수집되었다. 이론적으로는 그동안의 광학이론을 종합하여 별의 성상을 유추할 수 있는 여러 가지 모델이 제시되었는데 그 중에서도 슈큐라토프(Shkuratov) 산란 모델과 합케(Hapke) 산란 모델이 대표적인 모델로 사용되었다. 그러나 이 역시 먼 별빛을 분석하는 것이어서 실제와의 차이가 어떤지는 알 수가 없고 어떤 모델을 사용했는지에 따라서 별의 조성 분석에 차이가 난다. 그러므로 보다 자세한 분석을 원하는 학자들의 호기심을 충족시켜줄 수는 없었다.
 
3. 토성탐사 : 보이저 호 탐사와 카시니 탐사선
토성에 대한 직접적인 관측을 하게 된 것은 무인우주선인 보이저(Voyager) 호에 위해서다. 사실 보이저 호는 1977년에 발사되어 1980년에 토성을 지나며 토성에 관한 자료를 남기고 지나갔다.

이 때 수집된 토성에 관한 자료를 재확인하고 토성 고리의 입체적인 구조와 원리를 조사하려는 목적으로 1997년 10월에 카시니(Cassini) 탐사선을 발사하게 되었다. 카시니 탐사선은 2004년에 토성궤도에 진입하여 토성을 공전하면 탐사를 하였기에 카시니 탐사자료가 통성에 가장 근접하여 얻은 자료이다.
<다음호에 계속>
 
 
 
 



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