성간물질과 별 탄생

후쿠이 야스오 외 저/조세형 외 역

저자: 후쿠이 야스오, 이누쓰가 수이 치로, 오니시 도시카즈, 나카이 나오사마, 마이하라 도시노리, 미 즈노 아키라,

역자: 조세형, 노덕규, 오충식, 정현수

출판사: 지성사

발행일: 2015년 11월 23일

쪽수: 399

ISBN: 978-89-7889-308-4 (94440), 978-89-7889-255-1 (세트)

책의 종류: 대학 교양 서적

책소개:

첫머리에 인류는 긴 기간 동안 「우주는 별들로만 되어있다」라고 생각해 왔다. 별과 별사이 공간에 물질 이 존재하고 그 물질이 우주의 진화에 깊숙이 관계되어 왔다는 것은 별만을 볼 수 있었던 우리 조상들의 상상을 훨씬 뛰어넘는다는 것은 틀림없다.

별과 별사이 공간을 성간공간이라고 부른다. 그곳에 존재하는 물질이 성간물질인 것이다. 성간 물질은 별을 만드는 재료이고 동시에 별의 종말에 따라 방출되는 잔재도 된다. 별의 탄생과 종말을 연결시키는 장대한 사이클의 「맺혀 마디가 되는 점 (結節点)」으로서의 성간물질과 별의 형성 을 해명하는 것을 빼놓고는 우주의 본모습 이해할 수 없다. 이러한 인식을 바탕으로 이 책을 「성 간물질과 별의 형성」이란 주제로 하였다.

성간물질의 본격적인 연구가 시작된 것은 20세기 후반 특히 1970년대 이 후이다. 이 시기는 밀리미터파, 적외선, X선 등의 새로운 수단에 의한 우주관측이 시작된 때이다. 이러한 일치는 우연 이 아니다. 태양 등의 별 표면온도는 1 만도 전후로 복사강도는 가시광에서 피크를 보인다. 이것 에 대하여 성간물질의 온도는 다양하여 그 전체 모습은 여러 파장대의 관측에 의해 처음으로 확 실히 알게 된 것이다.

성간공간의 관측에는 10 K 저온상태를 탐지하는 밀리미터파, 1 천만 K의 고온가스를 탐지하는 X선 등 다파장 관측이 본격화한 20 세기말을 기다리지 않으면 안되었다.

별형성은 수 광년의 스케일에 펼쳐져 성간물질이 자기 중력에 의해 거의 한점에 모여 최종적 으로 직경이 1 억분의 1의 가스구까지 응축하는 과정이다. 이 가스구가 별이고 형성 도중의 별을 원시성이라고 부른다. 이 과정에서 성간물질의 하나인 분자운의 물리적 성질이 수축을 지배하고 별의 질량 등을 결정한다고 생각된다. 초기의 별형성연구는 태양을 작은 모델로 진행하였다. 이제 까지 태양정도 질량의 작은 별형성에 대하여서는 상당히 이해되었다. 별에의 물질 강착은 회전에 의해 만들어진 원시성을 둘러싸고 있는 가스원반을 통하여 일어남과 동시에 자장과 회전원반의 작용으로 쌍극분자류가 생겨한다는 명확한 시나리오가 얻어지고 있다. 한편, 대질량성 형성은 미 해결의 문제가 산적해 있다.

성간물질에 대한 현재의 이해는 완전하다고는 말할 수 없다. 별의 형성에 대하여 그 규명은 아 직 시작에 불과하다. 그러므로 이 책은 최신연구에 의해 확실하게 된 제반문제에 대하여 대체로 2006 년경까지 연구성과가 포함되어 있다. 이 분야에서 일본의 연구자에 의하여 얻어진 중요한 식견은 적지 않다. 일본을 대표하는 연구자집단에 의해 이 책을 집필하여 그 독창적인 성과를 살 펴본 것이 특색이다.

이 책에서는 물리학적 방법이 문제의 해결에 많이 사용되어 이 후의 연구 전개에도 유효하다 는 것을 알 수 있다. 또한, 전통적인 천문학 유산이 경험의 과학으로서 천문학을 지탱해주는 중추 라는 것도 각 부분에 확실히 나타나 있다.

그렇지만 많은 과제가 미해결로 남아 있다는 것을 독자들은 알 수 있을 것이다. 21 세기에는 다파장 관측이 더욱 더 본격화될 것이다. 다음세대의 적외선관측위성, X선관측위성, 감마선관측위 성, 그리고 서브밀리파의 대형간섭계 ALMA 등이 이제까지 없었던 각분해능과 감도로 새로운 성 간물질 모습을 보여주리라는 것은 틀림없다. 연구의 일선에서는 지금 이 순간에도 눈에 띠는 진 전을 이루어가고 있다.

마지막으로 이 책의 집필에 즈음하여 나고야대학 하촌창자씨의 절대적 협력에 깊이 감사드린 다. 하촌씨의 공헌이 없었다면 이 책은 출판되지 못하였을 것이다.

2008 년 7 월

후쿠이 야스오 (福井康雄)

목차:

시리즈 간행에 즈음하여 4

첫머리에 ············································································································ 5

제 I 부 성간물질 10

제 1 장 전체상 ······························································································11

제 2 장 HI 가스····························································································20

제 3 장 분자운 ······························································································36

제 4 장 전리가스··························································································55

제 5 장 초신성 잔해와 고온 가스·······················································80

제 6 장 성간 미립자···················································································96

제 7 장 성간 자기장················································································114

제 2 부 별형성 ···························································································129

제 8 장 별탄생의 전체 모습 (관측사실과 기초적인 개념)···130

제 9 장 소질량성의 형성 (1) - 분자운에서 원시별로 -·········154

제 10 장 소질량성의 형성(2) - 원시성에서 주계열성까지 -171

제 11 장 대질량성의 형성····································································191

제 12 장 우주초기의 별형성 ·····························································208

참고문헌··········································································································219

기타:

시리즈 간행에 즈음한 편집위원장 오까무라 사다노리 (岡村定矩) 동경대 교수의 다음을 참고하기 바랍니다.

일본천문학회의 창립 100 주년 기념사업으로서 천문학의 전 분야를 망라한 교과서「시리즈 현대의 천문학」의 “성간물질과 별탄생” 분야.

이 시리즈는 제 일선의 연구자가 천문학의 기초를 해설하는 것과 함께 자기 스스로의 체험을 포함한 최신의 연구성과를 말하고 있다. 가능하면 의욕이 있는 고등학생에게도 읽힐 수 있 게 평이한 문장으로 기술하도록 마음을 썼다. 특히 시리즈의 도입이 되는 제 1권은 천문학을 우주-지구-인간이라는 관점으로 내려다보며 세계의 내력과 그 안에서의 인류 위치 정립을 명 확히 하고자 하였다. 이 편의 제 2 - 제 17권에는 우주로부터 태양까지 여러 갈래로 나뉜 천문- 25 - 학의 연구대상, 연구에 필요한 기초지식, 천체현상의 시뮬레이션 기초와 응용 및 여러 파장의 관측기술이 해설되어 있다.

이 시리즈는 「천문학의 교과서를 발간하고 싶다」 는 취지로 독지가로부터 일본천문학회에 밀 려들어오는 기부에 의해 가능하게 되었다. 이러한 후의에 깊이 감사드리며 많은 분들이 이 시 리즈에 의해 생생한 천문학의 「현재」에 매료되어 우주에의 꿈을 키워 나가기 바란다.

2006 년 11 월,

편집위원장 오까무라 사다노리 (岡村定矩)