KASI NEWS

“한국천문연구원으로 초대합니다!”

- 1월 11일~12일 동계 ‘방문의 날’ 실시

한국천문연구원이 1월 11일(목)과 12일(금) ‘동계 방문의 날’ 행사를 실시했다.
학생 및 일반인에게 연구원을 개방해 천문학 주제의 강연 및 연구시설 견학,
태양흑점 관측 등 다양한 체험프로그램을 진행했다.

이번 ‘방문의 날’ 행사는 오후 2시부터 3시간 동안 대전 유성구 화암동에 소재한 한국천문연구원 본원에서 진행됐다. 참가비는 무료이며 선착순 200명을 대상으로 실시했다.

이날 방문객들은 천문우주 주제의 강연을 통해 별과 우주에 대한 궁금증을 해소했을 뿐 아니라 평소 개인 견학이 어려웠던 연구시설과 천문관측 장비 등을 둘러보며 색다른 체험을 만끽했다.

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새해 첫 해돋이, 몇 시에 볼 수 있나?

- 2018년 1월 1일 해돋이 시각 발표

한국천문연구원이 주요 지역의 2017년 12월 31일 해넘이 시각 및
2018년 1월 1일 해돋이 시각을 발표한 바 있다.

2018년 떠오르는 새해 첫 해는 아침 7시 26분에 독도에서 가장 먼저 모습을 드러냈으며, 7시 31분 울산 간절곶과 방어진을 시작으로 내륙지방에서도 볼 수 있었다.

한편, 2017년 12월 31일 가장 늦게 해가 진 곳은 신안 가거도로 17시 40분까지는 해가 떠 있었고, 육지에서는 전남 진도의 세방낙조에서 17시 35분까지 보였다.

일출이란 해의 윗부분이 지평선(또는 수평선)에 나타나기 시작할 때를 의미하고, 일몰이란 해의 윗부분이 지평선(또는 수평선) 아래로 사라지는 순간을 의미한다.

2018년도 주목할 천문현상은?

- 1월과 7월 개기월식, 12월에 비르타넨 혜성 근일점 통과 주목

한국천문연구원이 2018년도 주요 천문현상을 발표했다.
1월과 7월 밤에는 달이 지구의 그림자에 가려지는 개기월식 천문현상이
일어나고, 12월에는 비르타넨 혜성이 태양과 가장 가까워지는 지점인
근일점을 통과하는 모습을 맨눈으로 관측할 수 있다.

2018년에는 2번의 개기월식이 있다. 1월 31일은 식의 시작부터 전체 과정을 관측할 수 있다. 20시 48분 6초 달의 일부분이 지구에 가려지는 부분월식이 시작된다. 달이 지구 그림자에 완전히 들어가는 개기월식은 21시 51분 24초에 시작되며 22시 29분 54초에 최대, 23시 8분 18초까지 지속된다. 이후 자정이 넘어 2월 1일 00시 11분 36초까지 부분월식이 진행되며 1시 10분 월식의 전 과정이 종료된다.

7월 28일에는 3시 24분 12초부터 부분월식이 시작되며, 개기월식은 4시 30분에 시작해 5시 21분 42초에 최대가 된다. 우리나라에서는 월몰 시각인 5시 37분까지 관측 가능하다.

개기월식이 일어날 때는 검붉은 달을 볼 수 있다. 이는 지구 대기를 통과한 태양빛이 굴절되며 달에 도달하는데, 지구 대기를 지나면서 산란이 일어나 붉은 빛이 달에 도달하기 때문이다.

12월 13일에는 비르타넨 혜성(46P/Wirtanen)이 태양과 가장 가까워지는 지점인 근일점을 통과한다. 비르타넨 혜성은 1948년 미국 천문학자 Carl A. Wirtanen이 발견한 5.4년 단주기 혜성이다. 근일점 시점에 3등급 정도로 맨눈으로도 관측 가능하다. 18일경에는 플레이아데스와 히아데스성단 사이에서 관측할 수 있다.

12월 밤에는 유성우를 즐길 수 있다. 보통 쌍둥이자리 유성우는 12월 4일부터 17일 사이에 발생한다. 2018년 쌍둥이자리 유성우의 극대기는 12월 14일로, 23시 30분 이후에는 달도 지고 없어 유성을 볼 수 있는 좋은 조건이다. 이상적인 조건에서 1시간에 120개 정도의 유성을 관측할 수 있다.

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그림 1 1월 31일 개기월식

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그림 2 7월 28일 개기월식

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그림 3 비르타넨 혜성(46P/Wirtanen) 모습
출처: T. Credner, K. Jockers, T. Bonev, Max-Planck-Institut für Aeronomie, Pik Terskol Observatory

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그림 4 12월 쌍둥이자리 유성우 복사점

2017년 가장 큰 달 떠오르다

- 2017년 12월 4일 새벽 관측돼… 가장 작은 달의 크기와 약 14% 차이

2017년 가장 큰 달(둥근달, 망望)이
지난해 12월 4일 새벽 00시 47분에 관측됐다.

이 달은 한국천문연구원이 예보한 대로 지난 12월 3일 서울 기준 오후 5시 14분에 떠올라 4일 자정을 넘어 지구에 가장 가까이 다가왔다. 반대로 가장 작게 보이는 보름달은 지난해 6월 9일 저녁 10시 10분에 떴다. 두 달의 크기 차이는 약 14% 정도다.

지구상에서 달의 크기가 다르게 보이는 이유는 달이 지구 주위를 타원 궤도로 돌기 때문이다. 지구와 달 사이의 거리가 가까우면 달이 커 보이고 멀면 작게 보인다. 12월 4일 달이 더 크게 보인 원리는 망인 동시에 달과 지구의 거리가 최소로 좁혀졌기 때문이다.

12월 4일 지구와 달의 거리는 약 35만 7,623km로 지구-달 평균 거리인 38만 4,400km보다 3만km 이상 가까웠다. 반면 지난 6월 9일에는 약 40만 6,399km로 평균거리보다 2만km 이상 멀어졌다.

달이 지구 주변을 타원궤도로 돌며 가까워지거나 멀어지는 주기인 1 근접월(근지점에서 근지점)은 약 27.56일이고, 보름달에서 다음 보름달로 변하는 삭망월은 약 29.5일이다. 보름달일 때 근지점이나 원지점인 위치로 오는 주기는 규칙적이지 않기 때문에 매년 다른 달에 이러한 현상이 일어나게 된다.

달과 지구의 물리적인 거리가 조금 더 가까워지긴 하지만 달이 크게 보이는 데에는 대기의 상태나 주관적인 부분도 작용하기에 육안으로는 특별한 차이를 못 느낄 수 있다.

한편 이 보름달은 서울 기준 지난 12월 3일 오후 5시 14분에 떠올랐다. 가장 높이 뜬 시각은 4일 새벽 0시 24분이며, 오전 7시 40분에 졌다.

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그림 1 달이 커 보이는 원리

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그림 2 작은 달(2017.6.9.), 큰 달(2017.12.4.) 비교 사진. 큰 달이 작은 달보다 약 14% 정도 더 크다.

거대마젤란망원경(GMT), 5번째 반사경 주조 시작

- 총 7개 반사경 중 5번째… 23년께 첫 관측 시작 예정

한국천문연구원은 11개 글로벌 파트너 기관이 참여하는
거대마젤란망원경기구(GMTO, Giant Magellan Telescope Organization)가
세계 최대의 광학망원경인 거대마젤란망원경(이하 GMT)의 5번째 반사경
제작을 시작했다고 밝혔다.

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사진 재료인 유리블록을 주조틀 안에 넣는 모습

지름 8.4m의 거대한 반사경 7장으로 구성되는 GMT는 전체 구경이 약 25.4m로, 허블우주망원경보다 최대 10배 선명한 영상을 제공할 수 있다. 이를 통해 천문학자들은 가까운 별 주위에 존재하는 행성뿐만 아니라 역사상 가장 먼 우주를 관찰하여 우주 탄생 초기까지 연구할 수 있게 된다.

현재 반사경은 미국 투산에 소재한 애리조나대학(Arizona's Richard F. Caris Mirror Laboratory)에서 제작 중이다. 반사경은 형체를 제작하는 데만도 1년여가 소요되고, 그 뒤에도 3년에 걸쳐 반사경 표면을 정밀하게 연마하는 과정을 거쳐야만 비로소 완성된다.

GMT의 반사경 제작은 크게 세 단계로 나뉜다. 1단계는 반사경의 기본형상을 만드는 주조(casting), 2단계가 반사경의 형상을 다듬는 성형(generating), 3단계는 반사경 표면을 다듬는 연마(polishing) 작업이다. 반사경의 재료로 사용되는 유리블록은 온도 변화에 따른 크기/부피 변화가 극도로 작은 특수 유리로, 일본 오하라(Ohara) 사에 특별 주문해 생산한다. 이 유리블록 17.5톤을 주조틀에 넣어 1,165도로 가열해 녹인 다음 서서히 유리를 냉각한 후 성형 및 연마의 과정을 거친다. 이러한 공정을 통해 거울 표면의 굴곡이 사람 머리카락 두께의 1000분의 1보다도 작은 정밀도로 연마된 반사경이 완성된다.

첫 번째 반사경은 2012년에 완성됐으며, 현재 4개의 반사경이 순차적으로 제작되고 있다. 여섯 번째 반사경의 유리 재료는 최근에 연구소로 배달됐으며 일곱 번째 반사경의 재료는 주문 중이다.

완성된 반사경들은 칠레 아타카마 사막의 라스 캄파나스에 있는 GMT 설치 예정지로 옮겨질 예정이다. 이 사이트는 선명하고 어두운 하늘과 안정적인 대기조건을 갖추고 있어 천문관측 최적지 중 하나로 꼽힌다. GMT는 4개의 반사경만 먼저 장착해 2023년께 첫 관측을 시작할 예정이며, 2026년부터는 정상 가동을 목표로 하고 있다.

GMTO 이사회에서 한국을 대표하는 이사로 활동하고 있는 한국천문연구원 대형망원경사업단장 박병곤 박사는 “기술적으로 가장 어렵고 기간이 오래 걸리는 작업이 반사경 제작인데 현재 제작이 순조롭게 진행되고 있어 만족한다”며 “주경과 쌍을 이루는 부경 시스템을 개발하고 있는 한국천문연구원도 이에 발맞추어 GMT가 성공적으로 건설될 수 있도록 최선을 다할 계획이며, 이는 우리나라 광학 및 광기계 기술의 도약에 기여할 것이다”고 밝혔다.

제11회 전국학생 천체관측대회 시상식 개최

-대상에 동신과학고 및 어은중학교

한국천문연구원은 지난 10월 21일(토)과 22일(일) 국민건강보험공단
인재개발원에서 ‘제11회 전국학생 천체관측대회’를 개최했다.
대상에는 대전 동신과학고등학교 ‘TELSA’팀과
대전 어은중학교 ‘천체지구과학반’이 선정됐다.

이번 관측대회는 고등부와 중등부로 나뉘어 진행됐으며, 예선을 포함해 총 115개 팀, 460여 명이 참가했다. 각 부문 대상 1팀을 비롯해 총 20개 팀이 수상의 영예를 안았다. 특별히 대상 팀에게는 과학기술정보통신부장관상이 수여됐으며, 특별상 1팀, 지도교사 10명에게는 우수지도상이 수여됐다.

정성훈 심사위원장은 “학생들의 천체관측 실력이 예년에 비해 괄목할 만큼 향상돼 올해는 만점자도 나왔다”며 “특히 청명한 자연환경과 기상여건이 따라줘 성공적으로 대회를 치룰 수 있었다”고 전했다.

수상자인 신정욱 학생(동신과학고 1학년)은 “도시에서 잘 보기 힘든 별을 대회장인 제천에서 친구들과 마음껏 관측할 수 있어서 특별한 추억이 됐다”고 말했다.

한국천문연구원과 국민건강보험공단(이사장: 성상철)이 주최하고 (사)한국아마추어천문학회(학회장: 이수웅)가 주관하는 전국학생 천체관측대회는 별과 우주에 대한 학생들의 관심을 증대시키고, 각 학교에서 보유한 과학 기자재의 활용으로 학생들의 천체관측 능력을 신장시키기 위해 매년 개최되고 있다.

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※제11회 전국학생 천체관측 대회 현장 바로가기 :
http://webzine.kasi.re.kr/view/2018winter/sec4/page2

천체에서 오는 중력파와 감마선, X-선, 가시광선 등
전자기파 신호의 동시 관측 최초 성공

-우리나라 관측시설과 연구진이 함께 수행한 국제공동연구
-중력파/전자기파 동시 관측으로 중성자별 충돌에 관한 천문학 난제 단숨에 해결

국내 연구진 38명을 포함한 국제공동연구팀은
중력파와 전자기파 관측을 동시 수행하는 데 성공하면서
중성자별의 충돌로부터 일어나는 일련의 물리적 과정을 규명했다.

블랙홀 충돌로부터 나오는 중력파 발견(2017년 노벨물리학상 수상)에 이어 중성자별의 충돌에 의한 중력파를 라이고(LIGO)와 비르고(Virgo)로 처음으로 검출함은 물론 감마선, X-선, 가시광선에서도 이 중력파 천체를 포착하는 데 최초로 성공했다. 이를 통해 중성자별 충돌의 증거로 예측되어 온 킬로노바(Kilonova)* 현상과 이의 진행 과정도 동시에 규명할 수 있었다.

지난 8월 17일 오후 9시 41분(한국시간 기준) 국내 연구진(한국중력파연구협력단)이 포함된 라이고와 비르고 과학 협력단은 최초로 중성자별 충돌에 의한 중력파 발생 현상을 관측했고 이 현상을 GW170817로 명명했다. 중력파 종료 시각 약 2초 후에는 2초간의 짧은 감마선 폭발 현상이 포착됐고, 약 11시간 후에는 은하 NGC 4993(거리 약 1억 3천만 광년)에서 GW170817에 대응하는 천체가 가시광선으로 발견되면서 GW170817의 위치가 정확히 결정됐다.

임명신 서울대 교수(초기우주천체연구단 단장)가 이끄는 광학 연구진은 한국천문연구원의 KMTNet 망원경과 서울대학교의 이상각 망원경 등을 사용하여 중력파 발생시각 약 21시간 후부터 GW170817에 대한 가시광선 추적관측을 시작했다.

특히 한국천문연구원이 운영하는 KMTNet이 24시간 연속해서 관측한 자료는 GW170817이 킬로노바 현상을 일으켰다는 것을 밝히는 데 중요한 역할을 했다. 이와는 별도로 성균관대학교 연구팀도 멕시코에 있는 BOOTES-5 광학망원경과 남극에 있는 IceCube 뉴트리노 천문대로 이 현상을 관측했다.

그 후 얻어진 NASA의 찬드라 X-선 우주망원경의 X-선, 국내 가시광선, 라이고 비르고 관측 연구결과로부터 중성자별 충돌-킬로노바-특이 감마선 폭발 간의 연결고리를 완성할 수 있었다. 즉, 중력파를 통해 GW170817이 중성자별 수준 질량의 천체들 충돌임을 확인했고, 중성자별 충돌 결과로 예측됐던 킬로노바 현상과 특이한 감마선 폭발 현상을 전자기파 신호 관측으로 확인함으로써 중성자별 충돌 현상에 대한 관측 증거를 확보한 것이다.

광학 관측을 주도한 임명신 교수는 “중력파와 광학관측의 협동연구를 통해 중력파 신호가 정확히 어디에 있는 어떤 천체에 기인하는지를 최초로 밝혀낸 역사적인 사건”이라고 밝혔으며, KMTNet 관측을 주도한 한국천문연구원의 이충욱 박사는 “약 3주간 수행된 KMTNet 관측이 중력파 후보 천체의 정체 규명에 기여하게 되어 매우 기쁘다”고 말했다. 한국중력파연구협력단의 이창환 교수(부산대)는 또한 “블랙홀 충돌과는 다른 우리 모두가 기다리고 있던 새로운 파원으로부터의 중력파 검출이며 중성자별의 핵입자물리학적 상태를 규명하는 계기가 될 것이다”라고 말했다.

이번 연구결과는 천체를 중력파와 전자기파 신호를 동시 관측하여 연구하는 ‘다중 신호 천문학’이 탄생했음을 뜻한다. 한국중력파연구협력단을 이끄는 이형목 교수(서울대)는 “천문학 난제였던 중성자별 충돌 현상을 이번에 단숨에 규명한 것처럼, 다중 신호 천문학 연구를 통해서 우주론, 중력, 밀집 천체 등의 천체물리학 제반 연구 분야에서 획기적인 발견들이 이루어질 것이다”고 전망했다.

국내 광학관측/중력파 연구진이 국제공동 연구진과 수행한 연구결과는 10월 16일자로 2편(주요저자 논문 1편)이 네이처에, 5편(주저자 논문 1편)이 천문학 및 물리학 분야 최상위급 저널인 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)와 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다.

특히 킬로노바 특성을 밝힌 네이처(Nature) 논문과 GW170817이 발생한 곳인 NGC 4993 은하의 특성을 분석한 천체물리학 저널 레터스 논문에서는 국내연구진이 핵심적인 역할을 했다. 한편 라이고 과학협력단에서는 GW170817이라고 명명된 중력파 관측 결과를 요약한 논문을 피지컬 리뷰 레터스에, 중력파로 측정한 거리와 이미 알려져 있던 NGC 4993의 적색편이 값을 이용해 새롭게 허블상수를 구한 논문을 네이처에 게재했으며 이들 논문에는 한국중력파연구협력단 소속 연구원 14명이 포함됐다.

이번 연구는 중력파, 감마선, X-선, 가시광선, 적외선, 뉴트리노 입자 등 다양한 방법으로 우주를 연구하는 세계 45개국 900여 기관 소속 50여 개 연구 그룹, 총 3500여 명 과학자들의 협동 연구로 이뤄졌다. 국내에서는 한국중력파협력연구단 14명(책임자: 이형목 교수, 서울대), 한국천문연구원 KMTNet 운영팀 8명(책임자: 이충욱 박사), 서울대학교 초기우주천체연구단 6명(단장: 임명신 교수), 성균관대학교 우주과학연구소 3명(소장: 박일흥 교수) 등 총 38명의 국내과학자들이 이 연구에 참여했다.

또한 과학기술정보통신부(장관 유영민)와 한국연구재단(이사장 조무제)이 추진하는 기초연구기반구축사업, 리더연구사업(창의적연구) 그리고 이공분야 기초연구사업이 이 연구를 지원했다.

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그림 KMTNet 남아프리카공화국 관측소가 포착한 GW170817의 모습. 중력파 발생 후 25시간 만에 촬영됐다. 사진 속 하얀 선으로 표시한 희미한 것이 GW170817이다. 그 옆에 있는 밝은 천체는 GW170817 현상이 일어난 NGC 4993은하이다.

※GW170817 영상 바로보기 :
https://youtu.be/esQHnhzZoGw

*킬로노바 : 신성(노바, Nova)의 1,000배 정도 에너지를 내는 현상이라는 뜻으로, 이는 신성과 초신성 사이에 해당하는 에너지양이다. 이제까지 이론적으로만 알려졌던 킬로노바가 관측적으로 설득력 있게 증명된 것은 이번이 처음이다. 주 에너지원은 중성자를 빠른 속도로 포획해 만들어지는 무거운 원소가 붕괴하는 과정에서 나온다. 신성보다 100만 배 밝은 천체를 초신성 또는 메가노바(Meganova)라 부른다.