우주는 무엇으로 가득 차 있을까?

지웅배(연세대학교 은하진화연구센터 연구원)

우주 인플레이션을 최초로 검증한 세계적인 연구자 사토 가쓰히코 교수가 초등학생의 눈높이에 맞춰 우주의 기본 구조와 원리를 설명했다. 노학자의 깊이 있는 통찰을 기반으로 우주와 별에 관한 기본적인 질문들에 알기 쉽게 대답하고 있어, 어린이들로 하여금 우주의 신비를 느끼고 미래의 과학자들로서 설렘을 느끼게 한다.

[감수자 추천사] 안다는 것의 진정한 의미는 무엇일까요?
[한국어판 서문] 함께 멋진 우주여행을 떠나 봐요!
[들어가며] 우주에 있는 많고 많은 별, 우리는 어디까지 가 볼 수 있을까요?

제1장 우주를 바라보자
: 하늘 저 멀리 있는 우주는 도대체 어떤 곳일까?
[한낮의 하늘과 일식]
밤에만 뜨는 달이 어떻게 한낮의 태양을 가려요?
[밤하늘과 월식]
달의 모양은 왜 매일 바뀌어요?
[행성]
왜 어떤 별은 자꾸 이곳저곳을 떠돌까요?
[항성과 별자리]
별에도 자기 자리가 있나요?
[1년 동안 별의 움직임]
정말 별자리에 따라 운명이 달라질까요?
[봄 별자리]
북극성은 어떻게 찾아요?
[여름 별자리]
블랙홀은 어디에 있나요?
[가을 별자리]
북극성은 언제까지나 그 자리에 있겠지요?
[겨울 별자리]
영화에서처럼 별이 폭발하면 지구도 사라지나요?
[밤하늘을 채우는 많은 물질들]
혜성에는 왜 꼬리가 달려 있어요?

제2장 태양과 달과 행성의 불가사의
: 태양과 달, 태양 주위를 도는 행성이란 무엇일까?
[지구 기후에 큰 영향을 미치는 태양]
태양이 차가워질 수도 있나요?
[달의 탄생과 내일]
달에서 살 수 있는 날이 올까요?
[내행성 수성과 금성의 맨얼굴]
금성이 지옥처럼 생겼다고요?
[운하가 있다고 여겨졌던 붉은 행성]
화성에는 정말 생명이 살고 있을까요?
[태양계 화석이라 불리는 소천체]
우주를 떠도는 소행성들엔 무엇이 있어요?
[거대한 가스 행성과 얼음 행성들]
토성에는 왜 고리가 있나요?
[태양계를 둘러싼 무수히 작은 천체들]
태양계 끝에는 무엇이 있을까요?
[태양계 탄생의 드라마]
태양, 지구, 행성은 어떻게 태어났나요?
[태양과 지구의 미래 모습]
태양도 언젠가 죽고 말까요?

제3장 항성과 은하 우주의 불가사의
: 저 멀리 먼 우주에는 도대체 무엇이 있을까?
[별의 거리 재기]
별까지의 거리는 어떻게 재나요?
[별의 스펙트럼형]
색에 따라 별의 성격이 다르다고요?
[별의 질량과 수명의 관계]
우리가 모두 별 조각에서 태어났다고요?
[2,000억 개 항성의 대집단]
저 멀리 거대한 은하의 모습을 어떻게 알 수 있어요?
[속속 발견되는 제2의 지구]
우리은하에는 지구와 닮은 행성이 존재하나요?
[은하가 흩어진 광대한 우주의 모습]
은하가 다른 은하와 충돌할 수도 있나요?
[우주의 거대 구조]
우주는 도대체 얼마나 큰 걸까요?

물론 우주에는 우리가 모르는 것이 아직 많이 있습니다. 우주에 대해서 더 깊이 알고 싶다고 생각하는 사람에게만, 우주는 누구에게도 알려지지 않은 ‘새로운 수수께끼’와 ‘진짜 맨 얼굴’을 보여 줍니다. 그 심오함이야말로 우주를 탐구하는 가장 큰 매력이 아닐까요?‘우주에 있는 많고 많은 별, 우리는 어디까지 가 볼 수 있을까요?’ 중에서(16쪽)북두칠성은 20만 년 전 과거의 모습과 20만 년 후 미래의 모습이 위의 그림처럼 많이 달라요. 7개의 별이 지구에서 볼 때 다른 방향으로 조금씩 움직이고 있어 20만 년 후에는 북두칠성의 국자 모양이 완전히 뒤집어져 버린답니다. 먼 옛날 사람과 먼 미래 사람들은 우리와 다른 북두칠성과 별자리 모양을 보는 것이지요. ‘북극성은 어떻게 찾아요?’ 중에서(59쪽)천문학자들은 베텔게우스가 ‘얼마 안 있어’ 초신성 폭발을 일으킬지 모른다는 몇 가지 증거를 발견했어요. 단, 천문학자는 보통, 몇천만 년이나 몇억 년이라는 기나긴 시간으로 사건을 생각합니다. 이렇게 긴 세월에서 보면 ‘곧’이라고 해도 실제 폭발은 내일일 수도, 1년 후, 혹은 100년 후, 1,000년 후에 일어날지도 몰라요. 하지만 초신성 폭발을 관측하는 일은 흔하지 않기 때문에 부디 우리들이 살아 있는 동안에 이 화려한 우주 쇼를 보고 싶네요. . ‘영화에서처럼 별이 폭발하면 지구도 사라지나요?’ 중에서(72쪽)우리가 사는 우주 공간이 넓어진다니 정말 이상하지요? 우리가 사는 가까운 세계에서는 우주 팽창의 영향, 즉 서로의 거리가 멀어져 가는 모습을 전혀 느끼지 못해요. 그게 바로 이상하게 느껴지는 이유지요. 은하단 사이라는 수천만 광년 이상의 범위로 우주를 관측했을 때 비로소 우주가 팽창한다는 사실을 깨닫게 된답니다.‘우주가 점점 부풀고 있다는데 왜 우리는 느끼지 못해요?’ 중에서(168쪽)현재 암흑 에너지 연구자들은 과거의 우주 팽창 속도를 더 자세히 연구해 암흑 에너지가 시간과 함께 어떻게 변하는지 해명하려 하고 있어요. 연구 결과를 돌파구로 암흑 에너지의 성질을 자세히 이해해 정체를 밝혀 간다는 작전입니다. 우리가 우주의 단 5퍼센트만 알고 있다고 말하면 여러분은 충격을 받을지도 모르겠네요. 그러나 과학자들에게는 매우 가치 있는 일이에요. 우주에는 수많은 수수께끼가 있어서 우리가 풀어 주기를 기다리고 있으니까요. 암흑물질과 암흑 에너지의 수수께끼를 풀면 우리는 우주의 진짜 모습을 더 깊이 이해할 수 있게 되겠지요.‘우주는 어떤 물질들로 이루어졌어요?’ 중에서(178쪽)

“우리의 미래는 저 멀리 우주에서 펼쳐질 거예요!”누리호 발사 성공 시대, 대한민국 어린이들의 꿈의 크기를 키워주는 질문들!세계적 연구자 사토 가쓰히코 교수님이 들려주는 초등학생을 위한 우주론!한국형발사체 누리호의 발사 성공으로 대한민국은 세계에서 11번째로 ‘자력 우주로켓 발사국’이 되었다. 1톤 이상의 실용 위성을 궤도에 안착시킬 수 있는 기술로는 세계 7번째다. 그야말로 우주에 한 걸음 더 가까워진 상황으로, 이처럼 기술이 도약하면 해당 분야를 둘러싼 미래 비전과 가능성도 비약적으로 확장된다. 우리 어린이들이 우주항공산업에 더 큰 꿈과 비전을 가져야 하는 이유다. 《꿈꾸는 우주》는 도쿄대학교의 사토 가쓰히코 명예교수가 우주에 대한 막연한 동경을 품고 있는 초등 고학년 어린이를 위해 집필한 도서다. 사토 가쓰히코 교수는 빅뱅 이후 우주 인플레이션을 최초로 검증한 연구자 중 하나로, 1세대 우주론의 세계적인 권위자이다. 그가 이 책의 한국어판 서문에 밝혔듯이, 그는 어린 시절 수많은 별이 반짝이는 밤하늘을 바라보며 “로켓을 타고 밤하늘로 쭉쭉 나아가면 어떤 세계가 펼쳐져요?” 하고 아버지에게 물어본 기억이 있다. 유년 시절의 이 같은 사소한 질문 하나는 그의 인생을 결정하는 큰 화두가 되기도 한다. 저자 사토 가쓰히코가 책의 모든 챕터를 우주론의 기초를 이루는 질문들로 구성한 이유다. ‘달의 모양은 돼 매일 바뀌어요?’, , ‘태양이 차가워질 수도 있나요?’, ‘화성에는 정말 생명이 살고 있을까요?’, ‘우주는 도대체 얼마나 큰 걸까요?’와 같은 질문들은 우주에 대한 아주 기초적인 정보를 학습하게 하는 동시에 이 무한한 우주 공간에서 수많은 우주 법칙의 일부로 살아가는 인간이 저 많은 별들과 어떤 관계성을 지니는지를 곰곰이 생각하게 한다. 책은 “북극성은 언제까지나 그 자리에 있겠지요?”라고 질문하며, “‘변하지 않는 것’을 대표해 온 북극성이 사실은 긴 시간이 지나면 다른 별로 변한다니 참 신기하지요?”로 끝을 맺는다. 또한 “ 근육을 만드는 탄소와 산소, 질소, 황과 인, 뼈를 만드는 칼슘, 혈액 속의 철 같은 원소는 모두 원래 별 속에서 만들어진 거예요. 그러니까 우리들은 ‘별 조각’에서 태어났다고 할 수 있답니다.”와 같은 기술을 통해 저 멀리 우리 인간과는 어떠한 관계도 없을 듯한 수많은 별들이 결국 우리 인간을 구성하는 모든 근원이 된다는 사실을 안내하기도 한다. 이 같은 기술은 그 자체로 의미 있는 철학적 사고를 이끌어낸다. 노학자의 깊이 있는 통찰이 이끌어내는 힘이다. 138억 년 우주의 역사와 태양계를 이해하는 데 가장 핵심적인 지식을 담고 있는 31개의 질문들은 우리 어린이들로 하여금 질문을 통해 지식을 응용하는 ‘철학하는 힘’을 기르도록 도와준다. 대한민국의 대표 과학 지식 큐레이터이자 이 책의 감수자인 연세대학교 은하진화연구센터 지웅배 연구원의 말처럼 “이 책은 한번도 생각해 본 적 없는 새로운 호기심을 자극하면서, 우리 머릿속에 온갖 질문들로 가득한 더 거대한 빈 공간을 만들어 줄 것”이다. 초등학생이 꼭 알아야 할 우주 지식의 모든 것!태양에서 암흑물질까지 138억 년 우주의 신비를 밝히는 유쾌한 궁금증 여행!책은 크게 3장으로 구성되었다. 1장에서는 지구 밖 멀리에 있는 행성과 항성, 별자리의 개념과 특징을 설명한다. 특히 4계절의 별자리를 설명하면서, 인류가 오랜 기간 별을 바라보며 공상했던 다양한 별자리 이야기들을 함께 소개해 어린이들의 호기심을 자극한다. 2장에서는 태양계 행성들을 소개하며, 화성의 생명체에 대한 궁금증이나 토성에 고리가 달린 이유, 태양이 지구에 미치는 영향들을 안내한다. 특히나 태양의 탄생과 소멸이라는 긴 호흡의 역사를 안내하면서 우주 단위의 거대하고 고고한 시간의 흐름을 생각하게 한다. 3장에서는 여전히 팽창하고 있는 우주와 우주의 대부분을 구성하고 있는 두 가지 암흑물질을 비롯하여 베일에 싸여 있는 불가사의한 개념들을 안내한다. 별 사이의 거리를 재는 법, 별의 질량이 수명에 미치는 영향, 과연 지구 말고 인간이 살 수 있는 환경의 행성이 존재할지에 대한 궁금증을 해소한다. 무엇보다 과학 저술 분야에서 신뢰를 얻고 있는 지웅배 연세대학교 은하진화연구센터 연구원의 감수를 통해 최신의 정보들을 반영하고 한국의 어린이들에게 최적화된 정보를 제공하기 위해 최선을 다했다.어려운 용어를 쉽게 풀이하고어린이의 눈높이에 딱 맞는 일러스트레이션으로 상상력을 자극한다!책은 어린이들이 쉽사리 이해하기 힘든 용어들에 꼼꼼하게 해설을 달아 단어를 이해하지 못해 전체 맥락을 놓치는 일이 없도록 신경썼다. 또한 아이들의 눈높이에 맞는 풍부한 색감과 귀여운 캐릭터 일러스트를 제공해 각종 별자리를 비롯 책에 안내된 개념들을 그림으로도 쉽게 파악할 수 있도록 도왔다. 초등 고학년을 위한 도서의 경우 줄글이 많아 거부감을 갖기 쉬운 만큼, 만화와 영상에 익숙한 어린이들이 보기에도 흥미로운 작화를 구현하는 데 큰 공을 들였다.