초신성과 항성, 블랙홀, 4차원 시공…

밤하늘의 별은 변함없이 늘 그 자리에서 똑같은 모습을 유지하고 있는 것으로 보인다. 그러나 엄청난 세월이 흐르면 별의 모습도 변해서, 보통 생명체와 마찬가지로 ‘늙어서’ 죽음을 맞이한다. 다만 모든 별이 같은 일생을 걷는 것은 아니다. 우리가 알지 못하는 사이에 별다른 흔적 없이 사라지는 별이 있는가 하면, 일생의 마지막에 대폭발을 일으켜 밤하늘에 새로운 별이 나타난 듯이 뚜렷한 광채를 발휘하다가 사라지는 별도 있다. 우리가 초신성이라고 부르는 바로 그것이다. 초신성에서는 왜 강력한 빛이 나올까? 또 별들의 최후가 제각각 달라지는 이유는 무엇이며, 그들은 어디에서 어떻게 태어나 어떤 과정으로 일생을 보냈을까?

뿐만 아니라 특히 질량이 큰 별이 폭발한 뒤에는 블랙홀을 남기는 것으로 알려져 있다. 막대한 중력을 가진 블랙홀은 모든 것을 빨아들여 버리는 불가사의한 천체이다. 블랙홀에서는 왜 빛조차도 탈출할 수 없을까? 블랙홀의 내부는 어떻게 되어 있을까? 그리고 빨려 들어간 물질은 과연 어디로 가는 것일까? 이 책은 별(항성)의 탄생과 성장 과정, 그리고 죽음을 맞으면서 만드는 초신성과 블랙홀에 관한 궁금증을 말끔히 해소시켜 주는 것을 목표로 기획되었다.

Part 1에서는 초신성과 극초신성 및 이와 관련해서 생기는 블랙홀에 대해 설명한다. 초신성의 역사적 유래와 현대의 천문학적 관측 결과에서부터 시작해, 초신성이 생기는 과정, 그 결과로 나오는 블랙홀 및 극초신성에 수반되어 생기는 감마선 버스트 등에 대해서도 상세히 설명한다.

Part 2에서는 항성의 일생을 정리한다. 항성은 어디에서 어떻게 태어나며, 그 성장 과정은 어떠한지, 그리고 항성의 질량에 따라 행성상 성운, 백색 왜성, 초신성, 중성자별, 블랙홀 등으로 최후가 달라지는 이유와 배경을 알아본다.

Part 3은 블랙홀 특집이다. 블랙홀의 배경인 공간의 휘어짐과 그것을 예언한 상대성 이론, 블랙홀의 정체와 종류, 웜홀, 화이트홀, 중력 렌즈, 시간 여행과 블랙홀의 최후 등, 블랙홀의 핵심을 한꺼번에 정리한다. 아울러 블랙홀에 접근하고 그 속으로 들어간다면 어떤 일이 일어나는지를 서로 다른 관측자의 시점을 기준으로 설명한다. Part 4에서는 세계의 망원경이 촬영한 영상으로 항성의 일생을 살펴본다. 그 별들은 과연 어떤 모습을 하고 있는지를 실감 있게 보여 준다. 이 책 〈초신성과 블랙홀〉을 통해서 오랜 옛날부터 인류에게 신비감을 주었던 초신성과 지금도 수수께끼에 싸여 있는 블랙홀의 다양한 얼굴을 직접 확인할 수 있을 것이다.

● 최신 이론으로 보는 거대한 별의 대폭발
질량이 큰 항성은 일생의 마지막에 폭발을 일으켜 밝게 빛난다. 이 폭발은 지구에서 보면 흡사 새로운 별이 태어난 것처럼 보이기 때문에 ‘초신성 폭발’이라고 불린다. 그중에서도 질량이 특별히 큰 항성이 일으키는 대폭발 후에는 블랙홀이 남는다고 한다. 초신성과 블랙홀의 발생 과정과 특성, 최후의 모습 등 모든 것을 상세하게 분석한다.

● 별은 어떻게 진화해서 어떻게 생을 마감하는가?
태양과 같은 항성은 어떻게 탄생하며, 어떻게 해서 빛나는 것일까? 그리고 언제까지 계속 빛나며, 어떤 모습으로 일생을 마치게 될까? 만약 항성의 일생이 제각각 다르다면 그 이유는 무엇일까? 20세기 초부터 100년 이상에 걸친 연구의 결과로 정리된, 천문학자가 생각하는 ‘별의 일생 시나리오’를 정리한다.

● 블랙홀의 내부는 어떻게 되어 있는가? 가까이 간다면 무슨 일이 생기는가?
막대한 중력을 가진 블랙홀은 모든 것을 빨아들여 버리는 불가사의한 천체이다. 빛의 속도보다 빠르지는 않지만, 그 빛조차도 블랙홀의 내부에 들어가면 나오지 못한다. 그러면 왜 빛조차도 탈출할 수 없을까? 블랙홀의 내부는 어떻게 되어 있을까? 그리고 빨려 들어간 물질은 과연 어디로 가는 것일까? 그 정체를 규명한다.

● 4차원 시공의 휘어짐을 컴퓨터 그래픽으로 재현한다
초고속으로 운동하는 물체의 시간은 느려지고, 길이는 줄어들어 보인다. 충돌하는 블랙홀, 중력 렌즈에 의해 휘어져 보이는 은하, 초고속으로 움직이는 물체의 모습 등 상대성 이론이 설명하는 세계를 컴퓨터로 그렸다. CG(컴퓨터 그래픽스)를 이용해 아인슈타인의 불가사의한 빛의 세계를 살펴보자.

● 뉴턴 하이라이트 시리즈의 마흔여덟 번째 과학 단행본
뉴턴 하이라이트 시리즈는 뛰어난 그래픽으로 유명한 과학 잡지 〈Newton〉의 기사 중에서도 독자의 호응을 많이 받은 기사만을 골라 새로운 감각으로 재구성한 과학 단행본이다. 〈초신성과 블랙홀〉은 그 마흔여덟 번째 책으로, 앞서 나온 〈상대성 이론〉 〈양자론〉 〈인체-21세기 해부학〉 〈주기율표〉 〈뇌와 뚸음의 구조〉 〈신비한 수학의 세계〉 등과 함께 절찬리에 판매되고 있다.