KASI NEWS

거대은하단에서 해파리 타원은하 발견

- 타원은하 중심부에서 밀려나오는 가스 꼬리의 초기 모습 포착
- 은하 진화과정 밝힐 새로운 실마리 제공

우주 속 수천 개의 은하들이 모인 거대은하단에는 다양한 형태의
은하가 존재한다. 가스의 꼬리가 나온 모양인 ‘해파리 은하’는 이제까지 주로
나선은하에서 발견돼왔다. 한국천문연구원이 나선은하가 아닌 타원은하에서
밀려나오는 가스 꼬리의 초기 모습, 즉 해파리 타원은하를 처음으로 발견했다.

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사진은 지구로부터 약 11억 광년 떨어진 곳에 위치한 거대은하단 ‘아벨 2670(Abell 2670)’의 모습이며, 이 중 파란 사각형 안에 있는 은하가 이번에 발견한 해파리 타원은하(SDSS J235418.35-102014.8)이다. 우측에 확대된 자료에서는 은하의 중심(붉은 부분)에서 바깥으로 가스의 꼬리가 흩날리는 해파리 모양을 확인할 수 있다.
거대은하단은 수천 개의 은하들이 서로 중력적으로 결합돼, 강력한 중력으로 근처에 맴도는 은하들을 중심으로 빨아들인다. 이때 거대은하단을 채우고 있는 뜨거운 가스의 압력에 의해 은하 안에 남아있던 차가운 가스들이 은하 바깥으로 빠르게 밀려나면서 은하가 이동하는 반대 방향으로 긴 가스 꼬리가 만들어진다. 그 모양이 해파리와 닮았다고 하여 이를 일명 ‘해파리(Jellyfish) 은하’라고 부른다. 이 같은 현상이 일어나기 위해서는 은하 내 차가운 가스의 함량이 높아야하기 때문에 지금까지 해파리은하는 비교적 차가운 가스가 풍부한 나선은하에서만 발견됐다.
한국천문연구원 신윤경 박사가 이끄는 국제공동연구팀은 거대은하단 ‘아벨 2670’의 중심으로 빨려 들어가는 타원은하와 이로부터 떨어져 나온 가스에서 새로운 별들이 태어나는 특이한 현상을 포착했다. 은하단의 뜨거운 가스에 의해 타원은하의 형태가 급격히 변형되는 찰나를 포착함으로써 은하 주변 환경이 은하의 진화과정에 미치는 영향에 대한 중요한 실마리를 찾게 됐다.
신윤경 박사는 “이 은하는 최근에 가스가 풍부한 은하와 병합을 겪은 뒤 거대은하단의 중심으로 빠르게 빨려 들어가는 중으로 보인다”며 “풍부한 가스의 기원과 해파리은하에서 별 형성이 일어나는 과정을 밝히고자 자외선, 전파 등 다파장 자료를 이용해 후속 연구 중이다”고 전했다.
이번 발견에는 칠레 VLT(Very Large Telescope) 8.2미터 망원경에 장착된 *3차원 광시야 분광관측기기 MUSE(Multi Unit Spectroscopic Explorer)를 사용했다. 이번 연구 논문은 천문학 분야 최상위급 학술지인 미국 천체물리학저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters) 5월 1일자에 실렸다.

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그림 해파리 타원은하의 광학 이미지 위에 가스의 상대적 시선 속도를 색깔로 표현했다. 붉은 색의 영역은 지구로부터 멀어지고 있는 것이고 푸른색의 영역은 지구로 다가오는 영역이므로, 은하 내 가스 원반이 회전 운동을 하고 있다는 것을 알 수 있다. 흥미롭게도 밀려나가는 가스들이 그 회전 운동을 그대로 따르는 것을 볼 수 있다.

※ 논문 바로 보기 : https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa6d79
※ 미국천문학회(American Astronomical Society) AAS Nova에 가장 주목할 만한 최신 논문으로 소개 : http://aasnova.org/category/highlights

*3차원 분광 관측 : 분광 관측이란 천체에서 나오는 빛의 스펙트럼을 관측해 천체의 구성성분을 조사하는 방법이다. 기존의 분광 관측이 하늘의 한 지점에서 빛을 받았다면, 최근에 개발된 3차원 분광 관측기기를 이용하면 하늘의 특정 2차원 면에 걸쳐서 스펙트럼을 얻을 수 있다. 즉 x, y 그리고 파장(wavelength) 3차원을 가진 데이터(date cube)를 얻을 수 있다.

외계행성 탐색시스템(KMTNet), 지구질량 외계행성 발견

- NASA 스피처(Spitzer) 우주망원경과 공동 관측

‘제2의 지구’를 찾는 것은 현대 천문학계의 가장 큰 화두 중 하나다.
한국천문연구원이 KMTNet을 이용해 지구질량 외계행성을 발견했다.
이 외계행성은 지구와 비슷한 질량이며, 중심별로부터의 거리도
태양에서부터 지구까지의 거리와 비슷하다.

이 연구에는 미국 항공우주국(NASA)에서 운영하는 *스피처우주망원경도 함께 관측해 행성까지의 거리와 질량을 정밀하게 알아낼 수 있었다. 이번에 발견한 행성은 지난 2월 말에 발견된 트라피스트-1 (TRAPPIST-1) 행성계와 매우 유사하며, 이는 작고 차가운 별 주위에도 지구질량의 행성이 흔하다는 것을 의미한다.
외계행성은 태양계 밖 우주에 있는 다른 별(항성) 주위를 공전하는 행성을 말한다. 연구팀이 이번에 발견한 외계행성 (OGLE-2016-BLG-1195Lb)은 지구 질량의 1.43배로 지구로부터 약 13,000광년 떨어져 있다. 중심별은 태양 질량의 7.8% 밖에 되지 않는 매우 작고 차가운 별로, 외계행성은 이로부터 **1.16AU(약 1억 7천만km) 떨어진 거리에서 공전하고 있다. 중심별까지의 거리는 지구와 유사하지만, 중심별이 태양보다 차가워서 행성의 표면온도는 태양계 외곽의 명왕성보다 낮다. 따라서 생명체 존재 가능성이 희박한 얼음덩어리(Iceball) 행성으로 추정된다.
연구팀은 KMTNet을 이용해 우리은하 중심부 영역을 약 9분 간격으로 매우 조밀하게 모니터링 관측했고, 미시중력렌즈현상에 의한 약 2.5시간 동안 일시적으로 밝기가 변하는 현상을 검출했다. 이를 분석하여 외계행성 OGLE-2016-BLG-1195Lb의 존재를 발견했고, 행성의 질량과 지구로부터의 거리 등 자세한 물리적 특성을 알아내기 위해 NASA에서 운영하는 스피처우주망원경과 공동으로 관측했다. 이것은 두 눈으로 보면 물체의 거리를 판단할 수 있는 시차(視差) 원리로, 서로 멀리 떨어진 지상망원경과 우주망원경이 두 개의 눈처럼 관측하여 지구로부터 천체까지 거리를 알아낸 것이다.
연구팀에서 발견한 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)은 지금까지 중력렌즈 방법으로 발견한 외계행성 56개 중 가장 작은 질량이다. 지난 2월 말에 발견된 트라피스트-1 지구형 외계행성들은 모두 중심별로부터 0.01∼0.06AU 이내의 매우 가까운 거리에 밀집해 있는 반면 이번에 발견한 외계행성은 중심별로부터 1.16AU의 상대적으로 먼 거리에 있는 것이 특징이다. 외계행성 탐색을 위해 연구팀이 활용한 중력렌즈 방법은 중심별과 행성이 1∼10AU의 적절한 거리만큼 떨어져 있을 때 검출 확률이 높은데 비해, 트라피스트-1 행성 발견에 사용된 별표면통과(Transit) 방법은 행성이 중심별에 가까이 있을 때 쉽게 검출된다. 이렇게 서로 다른 특징을 가진 외계행성 탐색 방법으로 물리적 특성이 비슷한 행성을 발견했다는 것은, 작고 차가운 별 주위를 공전하는 지구질량의 외계행성이 그만큼 흔하다는 것을 암시한다.
중력렌즈 방법으로 발견한 외계행성 중에서 우주망원경과 지상망원경이 함께 관측해 거리를 정확히 측정한 행성은 이번 행성을 포함해 모두 3개다. 이 행성들은 모두 우리은하의 원반(Disk)에서 발견된 것으로 우리은하의 중심부보다 원반 부분에 외계행성이 더 많이 존재하고 있다고 할 수 있다.
이번 발견은 천문학 분야 최상위급 학술지인 미국 천체물리학저널 레터(The Astrophysical Journal Letter)에 4월 26일자로 출판됐다.
한편 한국천문연구원은 지난해 7월 KMTNet을 활용해서 목성형 외계행성을 연속으로 발견한 바 있다.

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그림 1 이번에 발견한 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)과 태양계 행성, 트라피스트-1 행성계의 크기 및 거리를 요약한 그림. 이번에 발견한 외계행성은 지구 질량과 유사하며 태양과 지구의 거리만큼 중심별에서 떨어져 있다. 트라피스트-1 행성계는 이 보다 더 중심별에 가까운 0.01∼0.06AU 이내의 거리에 밀집해있다. (각 행성계들의 거리는 같은 비율이지만 별들의 크기는 같은 비율이 아니다)

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그림 2 KMTNet 지상망원경과 스피처 우주망원경으로 공동 관측한 밝기 그래프. 좌측 하단 박스 안 노란색의 밝기 변화 곡선은 KMTNet의 관측 결과이고 하늘색의 곡선은 NASA 우주망원경 스피처의 관측결과다. 이러한 밝기 변화 그래프의 모양 변화를 분석해 거리를 측정한다.

※ 논문 바로 보기 : https://arxiv.org/abs/1705.01531

*스피처우주망원경 : 2003년 NASA에서 발사한 적외선 망원경으로 직경 0.85m 거울을 장착하고 있다. 이 망원경은 지구와 같이 태양을 중심으로 공전하고 있으며, 지구 궤도의 뒤쪽으로 대략 1.6AU(약 2.4×108 km) 거리에 있다. 이 망원경에는 적외선 카메라와 분광기 등 3개의 관측기기가 부착되어 있으며, 이번 연구에는 3.6마이크론 파장대의 적외선 영상관측 자료가 활용됐다.

**1AU : 지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억 5천만km

제25회 천체사진공모전 수상작 발표

- 대상에 동영상 ‘Atacama 2016’선정

한국천문연구원이 제25회 천체사진공모전의 결과를 발표했다.
이번 공모전에서는 총 123점의 작품이 출품됐으며,
김호섭 씨의 ‘Atacama 2016’가 대상을 차지했다.

천체사진공모전은 사진뿐만 아니라 그림, 동영상까지 함께 공모하며, 주제는 심우주(Deep sky)·태양계·지구와 우주 분야로 나누어진다. 올해 대상작은 특별히 사진이 아닌 동영상 작품이 선정됐으며, 전체 응모작 중 20개 작품이 수상작으로 선정됐다.
이번 대회의 심사위원들은 “국민들의 우주에 대한 관심 점점 더 높아져 작품의 주제가 점점 더 다양해지고 있다. 하지만 디지털 처리가 과해 사실감이 떨어지는 작품도 많다”며 심사 소감을 전했다. 수상자들에게는 상패와 상금이 수여되며, 특별히 대상 수상자에게는 미래창조과학부장관상과 상금 200만 원이 수여된다.
한편, 한국천문연구원의 천체사진공모전은 아름답고 신비한 천체사진 및 그림, 동영상 등의 콘텐츠를 통해 천문학에 대한 공감대를 확산시키고자 매년 실시되고 있으며, 올해로 25회를 맞았다.

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그림 대상수상작인 김호섭 씨의 ‘Atacama 2016’ 동영상 첫 화면

공모전 수상작 모아보기
한국천문연구원 홈페이지 : www.kasi.re.kr/kor/education/post/astronomy-contest
찰칵, 천체사진관 : webzine.kasi.re.kr/view/2017summer/sec2/page2

천문학자와 함께하는 별 축제 한마당

- 4월 8일, 국립중앙과학관서 대한민국 별 축제 개최

봄기운이 느껴지는 야외에서 실컷 별을 보며 즐길 수 있는 축제가 펼쳐졌다.
한국천문연구원이 지난 4월 8일(토) 대전 국립중앙과학관 역사의 광장에서
‘천문학자와 함께하는 2017년 대한민국 별 축제’를 열었다.

오후 2시 막을 연 이번 행사는 다양한 관측과 천체사진공모전 수상작 전시, 천문학자들의 강연, 체험부스 운영이 곳곳에서 동시에 진행됐다. 이후 경품 추첨행사가 이어졌으며 밤 10시경 마무리됐다.
특히, 이동천문대인 ‘스타-카’를 비롯해 수십 대의 천체망원경이 동원되어 낮에는 태양의 흑점을 관측하고, 밤에는 달, 목성, 우주의 성운, 성단, 은하들을 직접 관측했다.
더불어 천문학자와 함께 하는 티타임, 우리나라 최초의 전통 별자리인 천상열차분야지도 탁본, 천체망원경 조작법 배우기, 스마트폰으로 달 촬영 등 청소년 및 출연연 천문 동아리와 한국아마추어천문학회 회원들이 준비한 다양한 과학문화 체험부스 프로그램을 즐길 수 있는 자리가 마련됐다.
대한민국 별 축제는 한국천문연구원이 주최하는 대표적인 과학문화 프로그램으로, 한국아마추어천문학회가 주관하며 매년 광역시급의 도시를 순회하며 진행해오고 있다.
대한민국 별 축제의 참가비는 무료이며 국민 누구나 참여 가능하다. 자세한 내용은 한국천문연구원 홈페이지(www.kasi.re.kr)에서 확인할 수 있다.

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그림 천문학자와 함께 하는 대한민국 별 축제 홍보 이미지

지구에서 알파 센타우리까지…
우주여행 가능하게 하는 실마리를 풀다

- 초고속 우주선의 위험과, 보호를 위한 이론 제시

지난해 4월 억만장자 유리 밀너와 물리학자 스티븐 호킹,
페이스북 공동설립자 마크 주커버그는 태양의 이웃 별인
알파 센타우리까지 우주선을 보내는 ‘*스타샷 프로젝트’를 시작해
우주여행의 신호탄을 알렸다. 2020년을 목표로 많은 과학자들이
머리를 맞대고 있지만 아직 풀어야 할 난제가 많다.

한국천문연구원이 우주여행 시 우주선을 보호할 수 있는 이론을 제시했다. 천문연 티엠 황(Thiem Hoang) 박사 연구팀은 최근 논문에서 광속에 비교되는 초고속 우주선의 경우 미세한 원자의 충돌도 심각한 위험이 될 수 있다고 밝히며, 우주선을 보호하기 위한 구체적인 방법을 제안했다.
우주여행을 하는 우주선의 속도는 대단히 빨라야 한다. 티엠 황 박사팀은 스타샷 프로젝트에서 제시한 광속의 20% 속도 우주선의 경우, 우주공간에 있는 마이크론(micron, 1/1000 mm) 크기의 먼지입자나 무거운 원소의 원자들도 치명적인 위협이 될 수 있다는 것을 밝혔다.
우주공간이 고(高) 진공이기는 하지만 완벽한 진공이 아니라 먼지와 가스입자 등 성간물질이 존재한다. 성간가스는 주로 수소와 헬륨이 원자로 구성됐으며, 평균 1㎤ 안에 한 개의 비율로 존재한다. **알파 센타우리까지의 수소나 헬륨 원자는 대략 10¹⁸개가량으로 계산됐으며 이 중에서 약 1.3% 정도는 수소나 헬륨 이외의 무거운 원소들이 분포돼있다. 먼지의 경우 대략 10⁵개 정도로 추정된다. (※천문학에서는 수소와 헬륨 이외의 원소는 무거운 원소로 분류한다.)
연구팀은 우선 우주선의 경로에 존재하는 각 먼지입자 또는 원자가 충돌할 경우 발생되는 에너지를 계산했다. 입자들의 충돌 에너지는 우주선 표면의 한 지점을 고온으로 빠르게 가열하며 손상시킨다. 즉, 우주선의 위험은 우주선이 너무 빨리 이동하고 있다는 사실로 인해 발생하는 에너지 때문이다. 우주선의 속도가 빠르기 때문에 우주에 떠있는 원자 또는 먼지 티끌이 상대적인 충돌체로 간주된다.
연구팀은 먼저 알파 센타우리까지의 경로에 먼지입자와 가스 원자가 어떻게 분포되어 있는가를 분석했다. 이를 토대로 이들 입자들이 우주선 표면을 얼마나 손상시킬 수 있는지를 계산했다. 그 결과, 적은 분포라도 무거운 원소의 원자의 경우 우주선 표면을 0.1mm 깊이까지 손상시킬 수 있으며 우리 눈에 보이지 않는 작은 먼지입자에도 우주선의 표면은 1mm까지 서서히 침식되어 간다는 것을 밝혔다. 매우 드물기는 하지만 15마이크론(머리카락 굵기 정도) 이상의 먼지입자가 초소형 우주선에 충돌하면 우주선 전체가 파괴될 수 있다.
연구결과를 바탕으로 티엠 황 박사팀은 초소형 우주선을 보호하기 위한 방법들을 제안했다. 하나는 원통형이나 직육면체 등과 같이 우주선 진행 방향의 단면을 작게 만드는 것이다. 우주선의 표면적이 작을수록 우주 먼지로부터 피해를 덜 받게 된다. 두 번째 방법은 그래핀과 같이 녹는점이 높고 강한 소재로 얇은 차폐막을 이중으로 만들어 우주선을 보호하는 것이다.
연구를 이끈 티엠 황 박사는 “이 연구는 광속으로 우주여행을 할 때 고려해야 할 사항을 천문학적인 관점으로 분석한 것”이라고 설명하며, “이러한 연구 결과가 가까운 미래 우주선을 설계하는 데 기여할 수 있기를 기대한다.”고 전했다. 본 연구는 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 3월 1일자에 게재됐다.

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그림 1 초소형 우주선이 고속으로 먼지입자와 충돌했을 때 예상되는 표면의 현상. 우주선이 상대적인 속도로 먼지입자에 닿으면 충돌 지점이 가열돼 증발하고 우주선 표면이 녹아 용융물이 되며 크레이터가 생성된다.

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그림 2 먼지로 인한 손상을 줄이기 위해 연구팀이 제안하는 우주선 디자인. 먼지와 충돌할 수 있는 우주선 진행 방향의 단면적을 줄일 수 있도록 설계하고, 1mm 정도 두께의 그래핀 소재로 차폐막을 만든다. 그 뒤 0.1mm 이하의 2차 차폐막은 추가 충돌을 대비할 수 있다.)

※ 논문 바로 보기:https://arxiv.org/abs/1608.05284

*스타샷 프로젝트(Breakthrough Starshot) : ‘브레이크스루 프라이즈’라는 과학단체가 제안한 계획으로 외계 태양계인 알파 센타우리로 초소형 우주선 1000대를 보내는 프로젝트. 물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)과 러시아 출신 투자가 유리 밀러(Yuri Milner)가 주도하는 우주돛단배 프로젝트이다. 우주선 기술 개발 및 발사에 20년이 걸리고 발사 후 알파 센타우리까지 20년에 걸쳐 도착하게 되며, 우주선이 알파 센타우리에 도착한 후 보낸 전파가 지구에 도달하는 데는 4.37년이 걸려 총 45년이 소요될 계획이다.
-관련 공식 사이트 : http://breakthroughinitiatives.org. / 관련 영상 : https://youtu.be/xRFXV4Z6x8s

**알파 센타우리(α Centauri) : 지구에서 태양 다음으로 가장 가까운 별이다. 국제천문연맹(IAU)은 최근 ‘리길 켄타우루스(Rigil Kentaurus)’로 공식명칭을 변경했다. 센타우루스자리에서 가장 밝다. 육안으로는 하나로 보이지만 사실은 알파 센타우리 A 별과 알파 센타우리 B 별 그리고 프록시마 센타우리(Proxima Centauri) 별로 이루어진 항성 시스템이다.

2018년 월력요항 발표

-내년 실제 공휴일 수는 69일-

한국천문연구원이 2018년 *월력요항을 발표했다.
내년 실제 공휴일 수는 69일로 올해보다 1일 증가한다.

2018년(단기 4351년)은 52번의 일요일과 매년 반복되는 관공서 공휴일 15일이 있다. 이 중 추석연휴 중 하루가 일요일과 겹쳐 공휴일 수는 1일이 빠지지만 어린이날과 추석연휴에는 대체휴무일을 적용하고 전국동시지방선거일(6월 13일 수요일)이 포함되어 실제 공휴일 수는 69일이 된다.
주 5일제를 실시하는 기관의 경우 52일의 토요일이 더해져 121일이나, 어린이날, 설 연휴가 토요일과 겹쳐 실제 휴일 수는 119일로 올해와 같다. 한편 주요 전통명절은 설날(음 1월 1일)이 2월 16일(금)이고, 정월대보름(음 1월 15일)은 3월 2일(금), 단오(음 5월 5일)는 6월 18일(월), 칠석(음 7월 7일)은 8월 17일(금), 추석(음 8월 15일)은 9월 24일(월)이다. 또한 한식은 4월 6일(금), 초복은 7월 17일(화), 중복은 27일(금), 말복은 8월 16일(목)이다.

*월력요항 : 공휴일, 24기, 양력과 음력 대조와 같은 달력 제작에 반드시 필요한 요소들이 요약된 자료