질량과 밑도의 관계가 어느 한계를 넘으면, 표면 중력이 너무 커져 천체의 탈출 속도가 빛의 속도와 같거나 그 이상이 될 수 있다. 따라서 빛이 그 물체에서 밖으로 빠져 나오지 못하게 된다. 1939년, 중성자별의 특성을 연구하던 오펜하이머는, 질량이 태양의 3.2배가 넘는 중성자별이 존재한다면 그 별을 구성하는 중성자가 중력을 이겨내지 못하게 된다는 것을 계산해 냈다. 따라서 이 경우에는 중성자가 짜부라지고, 별 내부에서 중력을 이겨낼 만한 물질이 없어지며, 별 전체가 실질적으로 부피는 없고 질량과 밀도는 무한대인 특이점으로 짜부라지게 된다. 그러한 초중성자별은 밖으로 빛을 낼 수 없게 된다. 우주의 모든 물체가 그 속으로 일단 빠지면 다시는 밖으로 나올 수 없는, 바닥 없는 구멍이 돼 버리는 것이다. ..

마이크로파는 두 가지 장점을 갖고 있다. 첫째는, 마이크로파가 전자기 스펙트럼의 전영역에서 가시광선을 제외하고는 대기를 투과할 수 있는 유일한 광선이라는 것이다. 둘째는, 마이크로파가 보통 빛이 투과하지 못하는 먼지나 안개, 구름 등을 뚫는다는 것이다. 이 사실은 전쟁중에 레이더를 연구하는 과정에서 밝혀졌다. 비행기 조종사가 자신을 안개나 구름 속에 확실히 숨겼다고 생각했는데도 레이더가 그 비행기를 추적해서 잡아냈던 것이다. 마찬가지로 우주에서도 마이크로파는 가시광선을 가로막는 물질을 투과한다. 그러므로 마이크로파를 이용하면 눈으로 볼 수 없는 천체를 연구하는 것도 가능하다. 실제로 먼지 구름에 가려 눈으로는 전혀 알아볼 수 없는 은하계의 중심을 찾아낸 것도 따지고 보면 모두 마이크로파의 덕이었다. 19..

1900년대에 들어서서도 한동안 우리가 태양계 밖의 별에서 받을 수 있는 유일한 정보는 빛뿐이었다. 이 빛으로 우리는 별의 위치를 측정하고, 그 운동과 밝기, 온도, 화학적 성분을 연구하며, 심지어 별들 간에 미치는 중력 효과까지 조사했다. 그러나 별은 우리에게 다른 종류의 정보도 제공해 준다. 1896년에 방사성 물질이 발견된 이후, 과학자들은 여러 가지 장비를 개발하여 방사성 물질에서 나오는 복사선을 극히 미소한 양까지 검출할 수 있게 되었다. 평소 이러한 검출기들은 강력한 복사선을 흡수하는 납 상자 안에 보관되었다. 따라서 복사선을 완전히 차단할 수 있는 납의 두께를 알면 복사선의 에너지를 충분히 측정할 수 있었다. 그러나 방사성 물질에서 나오는 복사선을 아무리 납으로 차단하려 해도 검출기에는 여전..

태양에서부터 소행성에 이르기까지 태양계에서 우리가 아는 모든 천체는 자전을 한다. 단지 어떤 천체가 더 빠른 속도로 자전하느냐의 차이가 있을 뿐이다. 여기서 우리는 다른 별들도 자전하지 않을까 생각할 수 있다. 또 은하계 전체가 자전하는 것은 아닐까 생각도 할 수 있다. 그런데 어떻게 그것을 알 수 있을까? 천문학자들은 한때 3차원 공간에서의 몇몇 별의 움직임을 연구하면서 별들이 결코 아무 방향으로나 멋대로 움직이는게 아니라는 사실을 밝혀냈다. 1904년 네덜란드의 천문학자 야코부스 코르넬리우스 캅테인은 북두칠성에 속한 한 무리의 별과 다른 곳의 별들이 거의 비슷한 방향으로 움직인다는 사실을 알아냈다. 또, 별들의 움직임에는 두 가지 방향이 있다는 것도 알아냈다. 하나는 북두칠성에 속한 별과 같은 방향으..

별이 움직인다는 사실을 증명한 핼리는 별이 천구 면을 따라 미끄러지듯 움직이는, 즉 우리의 시선 방향과 수직으로 움직이는 고유 운동만을 관찰했다. 당시 이 발견은 천구란 실제로 존재하지 않으며, 별들은 우리에게서 가까운 곳으로부터 먼 곳에 이르기까지 고르게 분포돼 있다는 것을 보여 주는 명백한 증거였다. 그러나 여기에는 한 가지 문제가 있다. 별들 중에는 우리에게 가까워지거나 멀어지는 것도 있다. 이처럼 별이 우리에게 접근하거나 후퇴하는 운동을 '시선 운동'이라고 한다. 별의 시선 운동은 어떻게 알아낼까? 만일 어떤 별이 정확히 우리의 시선 방향을 따라서 접근하거나 후퇴한다면 하늘에서의 그 별의 위치에는 아무런 변화도 없을 것이다. 물론 멀어지면 그만큼 어두워지고 가까워지면 그만큼 밝아지기는 하겠지만 별..

1805년, 허셜은 태양과 주위의 별을 관찰하여 태양이 움직인다는 사실을 알아냄으로써 태양이 우주의 고정된 중심이 아니라는 것을 밝혀냈다. 그럼에도 불구하고 태양계가 은하계의 중심이거나 은하계 중심에 가까운 곳에 있을 거라는 사람들의 생각은 쉽게 바뀌지 않았다. 공교롭게도 하늘을 띠처럼 둘러싼 은하수의 너비는 거의 일정하다. 그래서 태양이 은하계의 중심이라는 가정은 상당한 설득력을 갖고 있었다. 만일 태양이 은하계의 가장자리에 있다면, 은하수의 어느 한 부분은 반대쪽에 비해 폭이 더 넓고 더 밝게 보여야 할 것이다. 또 은하계의 중심 방향에서 가장자리로 눈을 돌리면 보이는 별의 수가 상대적으로 적어야 한다. 반대로 은하계의 중심 방향으로 시선을 돌리면 은하계의 다른 끝을 향하게 되고, 따라서 더 많은 별..