수브라마니안 찬드라세카르
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1. 소개
인도[1] 출신의 미국인으로, 천문학자 겸 천체물리학자이다. 인도에서 대학교를 졸업 후 영국의 케임브리지 대학교에서 대학원 과정을 마치고 미국으로 건너가 하버드 천문대에서 근무했으며, 후에 여키스 천문대에서 근무하며 시카고 대학교 교수로 재직한다.
케임브리지에서의 스승은 그 유명한 천문학자 아서 스탠리 에딩턴와 랄프 하워드 파울러이다.
주 연구분야는 천체물리로 주로 항성대기와 항성내부구조에 대한 연구로 유명하다.
백색왜성에 대한 연구로 찬드라세카르 한계를 발견하였고, 그 공로로 1983년 노벨상을 수상하게 된다. 재밌는 것은 1930년 노벨상 수상자인 찬드라세카라 벵카타 라만[2]의 조카이다. 퀴리 집안에 이어 몇 없는 노벨상 수상 가문.
우주덕들에게는 이분의 이름을 따온, 지금도 허블 우주 망원경처럼 쏠쏠하게 눈요기(?)를 시켜주는 찬드라 엑스선 관측선으로 유명하다.
시카고 대학에서 강의할 당시 중국계 학자인 리정다오, 양전닝[3]을 가르치기도 했다. 이 두 사람은 1957년 노벨 물리학상을 수상했다. 수강신청 2명한 강좌를 교수가 근성으로 강행했을 때 그 제자가 저 두 사람이었다고 한다. 제자보다도 늦게 노벨상 수상을 한 셈.
재밌게도 찬드라세카르는 인도인으로서는 의외로 무신론자였다. 사실 몰라서 그럴 뿐, 워낙 다양한 종교를 믿는 인도인인지라, 개중에는 아예 종교도 신앙도 없는 사람이 꽤 있다. 주로, 과학계와 경제학 분야, 영화계 및 정치계[4]에 무신론자가 적지 않아서, '경제학계의 테레사 수녀'라는 별명이 있는 경제학자 아마르티야 센도 무신론자다.
2. 주요 업적
2.1. 백색왜성 연구
스승인 에딩턴과 함께 항성내부구조에 대한 연구를 했다. 현재 밝혀진 백색왜성에 대한 연구가 대부분 이 사람의 연구결과이다.
2.2. 찬드라세카르 한계
찬드라세카르 한계란 전자 축퇴압으로 백색왜성이 스스로 중력붕괴 하지 않는 최대 질량을 말한다. 양자역학의 파울리 배타원리에 따르면 양자 입자들은 서로 같은 장소에 위치하지 못해 밀어내는 힘인 축퇴압을 일으키는데, 찬드라세카르는 이 원리를 별에 적용시켜 '축퇴압이 기체의 팽창 압력 다음으로 별이 중력붕괴 하지 않게 막아주는 것이다.' 라는 사실을 밝혀냈다. 현재 찬드라세카르 한계값(전자 축퇴압)은 태양 질량의 약 1.44배이며, 1930년 미국의 로버트 오펜하이머, 조지 볼코프, 리처드 톨먼이 찬드라세카르의 계산을 중성자에 적용해 중성자 사이의 축퇴압은 3배 미만인 별(중성자별)의 붕괴를 막는다는 사실도 알아냈다.
2.2.1. 슈퍼 찬드라세카르 백색왜성
그런데, 지난 2003년 관측된 '샴페인 초신성'은 '''그 모체가 백색왜성임에도 불구하고 폭발직전 질량이 태양의 2.5~2.88배'''에 달했다는 것이 밝혀졌다. 이런 백색왜성들을 가리켜 '슈퍼 찬드라세카르 백색왜성'(Super-chandrasekhar white dwarf)이라 부른다. 이런 백색왜성을 모체로 하는 초신성은 지금까지 네 개가 관측되었다. 이러한 현상을 설명하기 위해 많은 가설들이 나왔는데 그 중 유력한 가설로는 강력한 자기장과의 상호작용이 그 '한계치'를 높인다는 것으로, 이러한 새로운 '한계치'는 태양의 1.44배가 아닌 2.58배로 제기되었다.#
2.3. 항성대기 내의 복사, 대류에 의한 에너지 전달
항성은 플라스마로 이루어진 천체로, 유체의 성질을 갖는다. 내부의 핵으로부터 핵융합을 통하여 에너지가 바깥쪽으로 나오게 되는데, 이에 대한 과정을 연구한 것이다.
보통 태양과 비슷한 질량의 별은 핵은 복사를 통해 에너지를 전달하고, 껍데기(envelope)는 대류를 통해 에너지를 전달하는데, (그 증거로 쌀알무늬가 생긴다) 이에 대한 과정을 연구한 것이다.
이에 대해 궁금하다면 찬드라세카르의 저서 Radiative Transfer를 읽어보면 된다. 물론 어렵다.