얀 오르트

1. 개요

얀 오르트는 네덜란드의 천문학자로서, 은하의 회전과 구조 연구, 전파천문학의 선구적인 역할, 오르트 구름 제안 등 천문학 발전에 크게 기여했다. 그는 은하 회전의 두 가지 공식을 제시하고 오르트 상수를 통해 은하 회전을 정량적으로 기술했으며, 암흑 물질의 존재를 시사하는 증거를 제시했다. 또한 21cm 수소선 관측을 통해 은하의 나선 구조를 밝히는 데 기여했고, 혜성의 기원인 오르트 구름 가설을 제시했다. 얀 오르트는 다양한 상을 수상했으며, 소행성, 오르트 구름 등 여러 명칭에 그의 이름이 사용되었다.

2. 생애

얀 오르트는 1900년 4월 28일 프리슬란트주의 프라네케르(Franeker)에서 태어났다. 흐로닝겐 대학교에서 카프타인에게 배우고 고속성에 관한 논문으로 박사 학위를 받았다. 잠시 미국 예일 대학교에서 연구를 수행했지만, 귀국 후 라이덴 대학교의 헤르츠스프룽에게 발탁되어 천문학 교수가 되었다. 라이덴 천문대장, 네덜란드 국립 전파 천문대장, 국제 천문 연맹 회장 등을 역임했으며, 1992년 11월 5일에 사망했다.

2.1. 초기 생애와 교육

얀 오르트는 1900년 4월 28일 네덜란드 프리슬란트주의 작은 도시 프라네커르에서 의사의 아들로 태어났다. 1903년 오르트의 부모는 레이던 근처의 외흐스트게이스트로 이사했는데, 그의 아버지가 엔데게스트 정신과 클리닉을 맡게 되었기 때문이다.

오르트는 외흐스트게이스트에서 초등학교를, 레이던에서 중등학교를 다녔고, 1917년에는 흐로닝언 대학교에 입학하여 물리학을 공부했다. 그는 고등학교 시절 과학과 천문학에 관심을 갖게 되었고, 쥘 베른의 작품을 읽으면서 흥미가 커졌다고 한다. 오르트가 흐로닝언을 선택한 것은 유명한 천문학자 야코부스 코르넬리우스 캅테인이 그곳에서 가르치고 있었기 때문인데, 캅테인과 함께 공부한 후 천문학을 선택했다. 오르트는 3학년 초에 캅테인과 함께 연구를 시작했다.

1921년 최종 시험을 치른 후, 오르트는 흐로닝언에서 조교로 임명되었지만, 1922년 9월에 예일 대학교에서 대학원 과정을 밟기 위해 미국으로 갔다. 1924년, 오르트는 라이덴 대학교로 돌아와 연구 조교로 일했으며, 1926년에 보존원이 되었다. 1926년, 그는 고속도성에 관한 논문으로 흐로닝언 대학교에서 박사 학위를 받았다.

2.2. 학문적 경력

흐로닝겐 대학교에서 카프타인에게 배우고, 1926년 고속성에 관한 논문으로 박사 학위를 취득했다. 잠시 미국 예일 대학교에서 연구를 수행했지만, 귀국 후 라이덴 대학교의 헤르츠스프룽에게 발탁되어 천문학 교수가 되었다. 라이덴 천문대장, 네덜란드 국립 전파 천문대장, 국제 천문 연맹 회장 등을 역임했다.

3. 주요 업적

얀 오르트는 카프테인의 이성류설(항성의 고유 운동이 직선적인 두 방향의 "흐름"을 이룬다는 이론)과 린드블라드의 은하계 회전설(은하의 항성이 어떤 한 점을 중심으로 공전한다는 이론)을 바탕으로 연구를 진행했다. 얀 오르트는 태양 주변 항성의 고유 운동을 통계적으로 처리하여 은하계 회전설을 실증했다. 또한, 린드블라드와 섀플리의 계산 결과를 수정하여 태양과 은하 중심과의 거리를 3만 광년으로 수정했으며, 이 값은 현재도 사용되고 있다.

얀 오르트는 태양의 공전 주기가 약 2억 2500만 년이며, 은하 전체 질량이 태양의 약 1000억 배이고, 항성의 공전 주기는 은하 중심에 가까울수록 짧다는 사실 등을 밝혀냈다.

3.1. 은하수(우리 은하)의 회전과 구조 연구

캅테인이 1904년에 발표한 이성류설(항성의 고유 운동이 두 개의 흐름으로 나타난다는 이론)을 바탕으로, 린드블라드는 은하계 회전설을 제시했다. 린드블라드는 은하의 항성들이 특정 점을 중심으로 공전하고 있다면, 이 두 흐름은 태양에 가까워지는 별은 태양보다 은하 중심에 더 가깝게 공전하고, 태양에서 멀어지는 별은 태양보다 은하 중심에서 멀리 공전하고 있다고 해석했다.

얀 오르트는 태양 주변 별들의 고유 운동을 통계적으로 분석하여 린드블라드의 은하계 회전설을 관측적으로 증명했다. 1927년, 그는 은하 회전을 설명하는 두 가지 공식을 제시하고, 이 공식에 나오는 두 개의 상수(현재 "오르트 상수"로 알려짐)를 통해 은하 회전을 정량적으로 기술했다. 또한, 린드블라드와 섀플리가 계산했던 "은하 중심은 궁수자리 방향 5만 광년 떨어진 곳에 있다"는 결과를 3만 광년으로 수정했다(현재 사용되는 값).

오르트는 태양의 은하 공전 주기가 약 2억 2500만 년이며, 은하 전체 질량이 태양의 약 1000억 배라는 것을 계산했다. 또한 은하 원반 외곽의 별들이 중심에 더 가까운 별들보다 느리게 회전하는 "차등 회전" 현상을 발견했다.

1932년, 오르트는 은하수 내 별들의 움직임을 측정하여 은하 평면의 질량이 보이는 물질의 질량보다 훨씬 크다는 것을 발견했다. 이는 암흑 물질 존재에 대한 초기 증거로 여겨진다.

3.2. 전파천문학의 선구자

제2차 세계 대전 중, 얀 오르트는 제자 헨드릭 반 데 훌스트가 수소가 21cm 파장의 전파를 방출할 수 있다고 예측한 것을 바탕으로 전파천문학 연구를 시작했다. 1951년, 오르트는 반 데 훌스트 등과 함께 이 21cm 수소선 관측에 성공했다. 이들은 21cm 전파가 가스 구름을 통과하여 흡수되지 않는다는 점을 이용하여 은하 중심 지역에 대한 최초의 전파 관측 조사를 수행했고, 그곳에서 거대한 질량 집중을 발견했으며, 많은 가스가 중심에서 빠르게 바깥쪽으로 이동하고 있음을 발견했다.

21cm 수소선 관측은 은하수 내 수소 가스 분포를 파악하고 은하의 나선 구조를 밝혀내는 데 중요한 역할을 했다. 오르트는 라디오 코트비크, 드윙겔로, 베스터보크에 전파 망원경 건설을 주도하여 전후 네덜란드를 전파천문학의 선두 주자로 이끌었다. 조드렐 뱅크 망원경이 완성되기 전 잠시 동안 드윙겔로 망원경은 지구상에서 가장 큰 망원경이었다.

오르트는 게 성운에서 나오는 빛이 편광되어 있으며, 싱크로트론 복사에 의해 생성된다는 것을 발견하여 이오시프 시클로프스키의 가설을 확인했다.

3.3. 오르트 구름 제안

1950년, 얀 오르트는 혜성의 기원으로 태양으로부터 약 1광년 떨어진 곳에 혜성 핵이 띠 모양으로 저장되어 있다는 가설을 제시했다. 이 가설에 따르면, 이 혜성들은 때때로 근처 별의 인력에 영향을 받아 태양에 접근하게 된다. 이 가상적인 혜성 저장고는 그의 이름을 따서 오르트 구름이라고 불리며, 장주기 혜성의 기원을 설명하는 데 중요한 역할을 한다.

4. 수상 및 서훈