청소년을 위한 교양 천문학: 암흑 에너지 모형

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 09월 05일 출간

작품소개

책소개

우주는 138억 년 전 빅뱅으로 시작되어 지금도 계속 팽창하고 있다. 그런데 1998년 천문학자들은 놀라운 사실을 발견했다. 우주의 팽창이 점점 빨라지고 있다는 것이다. 이 발견은 노벨물리학상을 받을 만큼 중요한 것이었지만, 동시에 새로운 수수께끼를 던져주었다. 무엇이 우주를 가속 팽창시키고 있을까. 과학자들은 이 미지의 에너지를 암흑 에너지라고 불렀다. 암흑 에너지는 우주 전체 에너지의 68퍼센트를 차지하지만 그 정체는 여전히 베일에 싸여 있다. 이 책은 암흑 에너지라는 현대 천문학 최대의 미스터리를 중학생들도 이해할 수 있도록 차근차근 풀어낸다.

이 책은 허블의 우주 팽창 발견부터 시작해서 초신성 관측을 통한 가속 팽창 발견, 그리고 다양한 암흑 에너지 모형들까지 체계적으로 다룬다. 먼저 에드윈 허블이 어떻게 우주가 팽창한다는 사실을 알아냈는지, 세페이드 변광성과 초신성을 이용한 거리 측정 방법은 무엇인지 설명한다. 이어서 1형 초신성 관측을 통해 우주 팽창의 가속화를 발견한 과정을 자세히 소개한다. 우주 마이크로파 배경복사, 바리온 음향 진동, 중력 렌즈 효과 같은 관측 방법들이 어떻게 암흑 에너지의 존재를 뒷받침하는지도 다룬다. 각 장마다 복잡한 물리학 개념들을 일상적인 비유와 구체적인 사례를 들어 설명해서 누구나 쉽게 이해할 수 있다.

암흑 에너지를 설명하기 위해 과학자들이 제시한 여러 이론들도 자세히 살펴본다. 아인슈타인이 우주 방정식에 도입했던 우주 상수가 다시 주목받게 된 배경과 양자역학에서 예측하는 진공 에너지와의 관계를 설명한다. 퀸테센스처럼 시간에 따라 변하는 동적 암흑 에너지 모형과 팬텀 에너지 같은 특이한 형태의 에너지에 대해서도 다룬다. 또한 암흑 에너지 대신 중력 이론 자체를 수정해서 우주 가속 팽창을 설명하려는 시도들도 소개한다. 이러한 다양한 이론들이 어떤 관측 증거에 기반하고 있는지, 그리고 서로 어떤 차이점이 있는지 명확하게 비교해서 보여준다.

현재 유럽우주청의 플랑크 위성과 미국의 차세대 우주 망원경들이 암흑 에너지의 정체를 밝히기 위한 정밀 관측을 계속하고 있다. 이 책의 마지막 부분에서는 이런 최신 관측 프로젝트들과 미래 계획들을 소개하고, 암흑 에너지 연구가 앞으로 어떤 방향으로 발전할지 전망한다. 암흑 에너지가 우주의 최종 운명을 어떻게 결정할지, 그리고 이 문제를 해결하기 위해 젊은 과학자들이 도전할 수 있는 연구 주제들은 무엇인지도 제시한다. 천문학 역사상 가장 큰 수수께끼 중 하나인 암흑 에너지를 통해 독자들은 현대 과학의 최전선에서 벌어지고 있는 흥미진진한 탐구 과정을 경험할 수 있다.

목차

1. 우주의 시작과 끝
2. 허블의 놀라운 발견
3. 거리 측정의 비밀
4. 초신성의 폭발
5. 1형 초신성의 특별함
6. 우주 팽창의 가속
7. 우주의 구성 요소
8. 암흑 물질의 신비
9. 암흑 에너지란 무엇인가
10. 우주 상수 문제
11. 퀸테센스 모형
12. 팬텀 에너지 모형
13. 수정 중력 이론
14. 우주 마이크로파 배경복사
15. 음향 진동과 바리온
16. 중력 렌즈 효과
17. 초신성 관측 프로젝트
18. 적색편이 측정법
19. 우주론 매개변수
20. 플랑크 위성의 성과
21. 초기 우주의 인플레이션
22. 다중 우주 이론
23. 미래 관측 계획
24. 암흑 에너지의 미래
25. 우주의 최종 운명
26. 남은 수수께끼들

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.