서울대학교/학부/자연과학대학/물리천문학부/천문학전공

향후 천문학을 전공하려는 학생들에게 별과 별 집단에서 일어나는 현상을 물리적으로 해석하는 능력을 제공한다. 별은 생명체의 진화와 존재에 반드시 필요하며, 천체의 가장 기본적인 단위일 뿐만 아니라 가장 많이 연구된 대상이다. 별에 대한 연구는 현대 천문학 연구의 출발점이며, 외부은하, 우주론등과 같은 타 천문학 분야에 대한 파급효과가 크다. 이 과목에서는 항성의 기본 물리적인 성질에 대한 소개로부터 별의 대기, 구조, 진화 등을 살펴 본 후, 백색왜성, 중성자별과 같은 밀집 천체 및 주변 원반계의 물리에 대해 학습한다. 쌍성과 구상성단 등의 항성계의 역학에 대해서도 살펴본다.

우주를 구성하는 기본 단위인 은하와 이들의 집합체인 우주의 구조와 진화를 학습하여, 향후 천문학을 전공하려는 학생들이 올바른 현대적 우주관을 갖도록 한다. 우리 은하의 구조, 은하의 역학과 나선팔, 정상은하의 특성, 퀘이사와 활동은하의 관측적 특성과 본질, 은하 중심에 존재하는 초중량 블랙홀의 질량과 형성, 은하 형성, 우주의 거대구조, 우주의 팽창과 나이, 우주배경복사, 우주론 등을 학습한다. 현대천문학에서 중요한 연구과제인 중력렌즈와 아직도 정체가 명확히 밝혀지지 않고 있는 암흑물질, 암흑에너지 등을 소개한다.

과학에서 컴퓨터를 이용한 문제해결 방법이 보편화되고 있다. 학생들은 수치해석을 이용하여 천문학 연구를 수행하기 위해 필요한 기본적인 방법론들을 학습하고 실습한다. 이를 위해 C 언어 및 Unix 환경에서의 프로그램 방법, IDL을 이용한 결과의 가시화 방법 등에 대해 학습한다. 최소자승법, 수치 미분/ 적분, 내삽/외삽, 비선형 방정식의 해, 선형대수, 미분방정식, Monte Carlo 방법, 최적화, 푸리에 변환 등을 수치적으로 다루는 기법들을 배운다. 이들을 천문데이터 처리, 복사전달, 항성 역학 등의 다양한 천문학 문제에 적용해 본다.

천문관측은 천체에서 오는 전자기적 신호를 모아 천문학적 정보를 얻어낼 수 있는 유일한 수단이다. 이 과목에서는 천문관측의 기본 파장인, 광학 영역의 측광 관측법 및 관측 자료 분석법을 학습한다. 이를 위해, 광학 망원경의 원리, CCD 검출기의 구조와 특성, 구면천문학, IRAF 등의 자료 분석 도구 등에 대해 살펴본다. 학생들은 직접 육안 관측, 사진 관측 및 광전 측광기로 변광성을 관측하고, CCD 검출기를 이용하여 흑점, 항성, 성단, 성운, 은하, 변광성 등을 관측한 후, 자료를 분석하여 과제물로 제출한다.

광학 영역을 포함한 전 영역의 전자기파와 고에너지 입자를 통해 우주를 연구함으로써 우주에 대한 이해의 폭을 비약적으로 넓힐 수 있다. 학생들은 광학 영역 외, 여러 파장 대역에서 망원경과 검출기의 원리와 특성을 공부한다. 또한 다파장 관측으로 천체를 이해하는 기본 소양을 갖추기 위해 분광 관측법과 전파를 비롯한 다른 파장 대역에서의 관측법을 배운다. 이어서 교내의 광학 망원경, 분광기, 전파 망원경, 태양 망원경 등을 이용하여 관측을 수행하고 관측 자료를 처리하면서 천체의 물리량을 유도하는 과정을 습득한다.

태양계 내에 구성원으로 존재하는 행성, 위성, 소행성, 혜성, 카이퍼 대 천체, 행성 고리, 유성체, 행성간 입자, 혜성핵 구름 등의 물리화학적 성질, 이들의 공간 분포상 및 운동학적 특성을 학습한다. 천체역학의 이론을 도입하여, 천체의 운동 특성을 섭동과 안정성의 관점에서 고찰하여 태양계의 영년 진화상을 살펴본다. 외계 행성체의 최근 탐사 결과를 우리 행성계와 비교함으로써 행성계의 기원 문제를 다룬다. 실험에서는 컴퓨터를 이용한 수치 모의실험을 수행함으로써 태양계에서 볼 수 있는 몇몇 현상의 발생 원리를 이해한다.

천체는 주로 기체( 플라즈마)로 이루어져 있으며 복사를 방출, 흡수함으로써 복사와 상호작용한다. 천체 현상을 이해하고 현대 천문학의 여러 문제를 해결하기 위해 필수적인 복사과정과 기체역학의 기본적인 지식을 학습한다. 1부에서는 복사의 기본 개념과 고전적 복사이론을 학습한 후, 흑체 복사, 열적제동복사, 싱크로트론 복사, 콤턴 복사 등의 다양의 복사의 생성 및 전달 과정을 학습하고 이를 천체 현상에 적용한다. 2부에서는 기체역학의 기본방정식, 충격파, 여러 가지 불안정성 등에 대한 기초 이론을 습득하고, 이를 천체 현상에 적용한다.

천문학 전공 학생들에게 졸업 논문 및 학술 논문 연구를 수행하고 논문을 작성하는 법을 제공한다. 학생들은 교과서적 지식을 공부하는 것에서 벗어나 천문학 분야에서 연구 주제를 자유로이 정해 그동안 쌓은 지식을 기반으로 직접 연구를 수행한다. 학과 내 혹은 다른 대학/연구소의 연구자들의 지도하에 연구를 수행하여 연구 성과를 졸업 논문 형식으로 마무리 지을 수 있는 능력을 키우는 것을 목표로 한다. 담당 교수는 연구자의 기본 윤리 및 논문 작성법에 대해 강의하며, 학생들이 논문 주제를 선정하고 연구를 진행하는 과정을 총괄한다.

성단, 은하, 은하단 등과 같은 항성계의 구조 및 진화를 기술하는 항성/은하 역학의 기본 개념과 방법론에 대해 학습한다. 항성 역학의 기본 이론을 별과 은하의 궤도, 항성계의 평형과 안정성 및 역학적 진화의 관점에서 실제 천체에 적용해본다. 또한 일반 상대론을 개관하고, 중력렌즈 현상의 이론적 배경에 대해 학습한다. 나아가 우주 공간의 진화 및 팽창하는 공간에서 은하, 은하단, 초은하단, 우주거대구조 등과 같은 거대 천체들의 생성과 진화 등 현대우주론의 제 문제를 다룬다.

열역학적 평형 상태에 있는 항성대기의 들뜸 평형, 이온화 평형, 복사 평형에 대해 학습하고, 선 및 연속복사전달 과정에 관한 기초적 이론을 학습한다. 복사장 안에서 일어나는 다양한 흡수와 방출 과정의 물리적 개념을 이해한다. 스펙트럼선의 형성과 선 윤곽, 선 폭, 성장 곡선 등의 개념을 이해한다. 이미 발표된 모형 대기의 특성과 관측 사실을 비교 분석하여 모형 대기로부터 항성의 온도, 압력, 화학조성 등의 기본 물리량을 도출하는 방법을 학습한다.

우주론 이해에 필요한 일반상대론과 미분기하학의 기초를 복습한다. 이어서 우주론적 원리와 팽창하는 시공간의 물리적 의미를 학습한다. 우주론적 원리와 팽창하는 시공간의 개념에 일반상대론을 적용하여 FRW 계량을 해석적으로 유도하고 FRW 계량으로 기하구조가 설명되는 우주, 즉 FRW 우주의 운동학과 동력학을 학습하여 빅뱅과 우주의 팽창과정을 물리학적으로 설명한다. 나아가 초기 우주 열역학적 진화과정을 학습하고 우주 주요 구성성분의 진화와 우주배경복사 및 우주 거대구조의 형성과 그 특성의 통계적 기술을 학습한다.

오늘날 천문학 발전은 새로운 개념과 기술에 기반한 혁신적 천문 기기에 크게 의존한다. 학생들에게 천문 기기의 기본 지식을 제공하고, 실습을 통해 천문기기에 대한 흥미를 갖게 한다. 이를 위해 전자기파의 입자와 파동성, 회절, 기하광학, 편광 등을 학습하고, 광학/적외선/전파/X-선 등의 파장대별로 망원경, 분광기 등의 후초점기기와 검출기의 동작 원리를 학습한다. 이후 담당교수의 전공에 따라 적응광학, 광학/전파 간섭계, 우주망원경 등의 하드웨어뿐만 아니라, 관측기법, 천문통계, 천문정보학등 다양한 분야에 대해 실습과 수업을 병행한다.

현대는 인공위성을 이용한 우주 및 지구 관측, 장거리 통신, 항법 기술의 획기적 발전이 인류 생활을 풍요롭게 하고 있는 우주시대이다. 지구 주변과 태양계 우주 환경을 지배하는 물리 요소가 무엇인지, 각 요소가 인공위성의 작동, 우주인의 생명과 건강, 일반인의 일상적인 삶에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 각 요소의 물리적 근원이 무엇인지를 소개한다. 학생들은 태양, 태양권, 지구 자기권, 전리권, 열권, 인공위성 운용 등의 인과 관계, 곧 우주 날씨를 이해하는 데 필요한 물리적 원리들을 학습하며, 이를 통해 천체물리 현상이 인간의 일상생활과 밀접한 연관이 있음을 살피게 된다

천문학 전공 졸업논문 연구 및 논문작성을 수행한다. 교과 지식 공부를 넘어 독창적인 연구 주제를 선정해 담당 교수의 지도하에 연구를 수행하며 졸업논문을 작성하여 천문학적 연구 성과를 내는 것을 목표로 한다