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[참고자료]NASA 로켓, 천문연 공동개발 'CIBER-2' 싣고 발사 성공 이미지
NASA 로켓, 천문연 공동개발 'CIBER-2' 싣고 발사 성공  - 적외선 우주배경복사 관측 실험 수행 예정 - □ 한국천문연구원이 참여한 ‘적외선 우주배경복사 관측 실험-2’(CIBER-2, Cosmic Infrared Background ExpeRiment-2)를 수행하기 위해 미항공우주국(NASA)의 블랙 브랜트 9호(Black Brant IX) 로켓이 6월 7일 16시 25분(한국시각) 미국 뉴멕시코 주의 화이트 샌드(White Sands) 미사일 기지에서 발사에 성공했다. □ 이번 관측은 천문연이 미국 NASA/JPL, 캘리포니아공과대학교(California Institute of Technology), 로체스터공과대학교(Rochester Institute of Technology), 일본 관서대학교 등과 함께 국제공동 개발한 적외선카메라 시스템 CIBER-2를 NASA 과학 로켓에 탑재해 수행했다. 이번에 발사된  과학로켓은 고도 325km 까지 날아가 적외선 카메라를 운반하여 약 350초 동안 약 12 평방도(deg2)* 영역의 우주 공간을 관측했다. 관측 수행 후 다시 지구로 떨어진 로켓은 회수돼 재활용한다.   *보름달의 경우 약 0.5 평방도이며, 보름달 크기의 입체각 안에는 대략 수십 개의 은하단을 관측할 수 있다.   □ CIBER-2는 2009년부터 2013년까지 4차례에 걸쳐 성공적으로 발사된 CIBER-1의 후속 프로젝트이다. CIBER-2의 임무는 과학로켓에 탑재된 망원경을 통해 근적외선(1~2μm) 영역의 우주배경복사를 관측함으로써 우주 초기의 별 및 은하에 대한 연구를 수행하는 것이다. 천문연은 이번 CIBER-2 탑재체의 핵심 부품인 적외선 검출기, 데이터 처리?전송을 위한 전자 시스템, 그리고 지상 전자 장비 개발 등을 담당했다.  □ 우주배경복사는 특정한 천체가 아니라 우주공간의 배경을 이루며 모든 방향에서 같은 강도로 들어오는 전파를 말한다. 우주배경복사는 주파수가 아주 짧은 마이크로파 영역에서부터 가시광선과 적외선 영역까지 다양하게 발생하는데, 적외선 영역의 우주배경복사는 우주 초기에 물질과 별이 생성되면서 발생된 것이므로 매우 희미하다. 또한 지상에서는 지구 대기에 의한 손실로 인해 관측이 어렵기 때문에 인공위성이나 로켓을 활용한 관측이 필수적이다. □ 또한, 적외선 관측은 우주 내에 비교적 저온의 영역(절대온도 수십~수천K)을 조사하는데 유효하다. 따라서 이번 CIBER-2의 적외선 우주배경복사 관측을 통해 은하와 은하 사이에 존재한다고 믿어지는 떠돌이 왜성의 분포와 양에 대해 연구함으로써 우주 진화 모델 연구에 중요한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다. □ 천문연은 향후 계획된 CIBER-2 로켓 2차 발사를 포함해 미항공우주국 등과 공동연구를 추진 중이며, 이번 관측 결과 분석 및 후속 연구도 참여할 예정이다. [문의] 한국천문연구원 우주과학본부 이대희 책임연구원 (Tel: 042- 865-3370) 한국천문연구원 우주과학본부 박원기 책임연구원 (Tel: 042- 865-3397) [참고 그림] 그림1. 이번에 발사된 로켓에 실린 CIBER-2 탑재체 시스템 천문연은 적외선 검출기와 전자 시스템 개발에 참여했다. (붉은 선 표시) 그림2. CIBER-2 탑재체 외관 ©NSROC III/NASA 그림3. CIBER-2 적외선 카메라 주경 ©NSROC III/NASA 그림4. CIBER-2 탑재체 내부 모습 ©NSROC III/NASA 그림5. CIBER-1이 탑재된 과학로켓 발사 사진(2013년 8월) ©NASA 그림6. 미항공우주국의 과학 로켓 조립 사진 ©NASA 그림7. 스피처(Spitzer) 우주망원경으로 촬영한 적외선 우주배경복사 예 ©NASA/JPL-Caltech (왼쪽)스피처 우주망원경이 적외선으로 촬영한 큰곰자리 근처 영상  (오른쪽)왼쪽의 스피처 관측 영상에서 광도가 잘 알려진 별, 은하 등을 삭제하고 남은 배경을 강화한 영상. 불규칙한 배경 빛은 바로 적외선 우주배경복사 때문이다. 밝은 색상은 밝은 영역을 나타낸다.
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제29회 천체사진공모전 수상작 발표 이미지
제29회 천체사진공모전 수상작 발표 - 대상에 공양식의‘니오와이즈 혜성’ 선정 ■ 한국천문연구원이 제29회 천체사진공모전의 결과를 발표했다. 이번 공모전에서는 총 194개 작품이 출품됐으며, 공양식 씨의 ‘니오와이즈 혜성’이 대상을 차지했다.      대상작: 니오와이즈 혜성, 공양식 ■ 천체사진공모전은 사진뿐만 아니라 그림, 동영상까지 함께 공모하며, 주제는 심우주(Deep sky)·지구와 우주·태양계 분야로 나누어진다. 기술성과 예술성, 시의성, 대중성을 기준으로 심사하며, 이번 대회에서는 전체 응모작 중 27개 작품이 수상작으로 선정됐다. ■ 특히 올해 천체사진공모전은 대국민 인기상을 신설했다. 심사위원이 천문우주과학적 시의성과 홍보 전달력을 평가해 상위 득점 10개의 수상작을 선정했고, 이후 천문연 공식 페이스북(Facebook)에 업로드되어 5월 10일부터 16일까지 7일간 온라인 평가를 진행해 국민 투표를 거쳐 최종 수상작을 결정했다. ■ 심사위원들은 "올해는 전반적으로 응모작 수가 늘고 작품들의 수준이 높아져, 천체사진에 대한 국민들의 관심이 더 많아졌다는 것을 실감했다"며 "코로나 19로 해외 촬영 사진은 줄었지만 대신 국내에서 촬영한 심우주 분야 작품들의 기술적 수준이 상당히 높아졌고, 노출과 필터 등에 색다른 시도가 돋보였다. 또 지난해 주요 천문현상을 다룬 작품은 다소 적었지만 다양한 대상을 촬영한 작품들이 늘었다"고 심사 소감을 전했다. ■ 수상자들에게는 상패와 상금이 수여되며, 특별히 대상 수상자에게는 한국천문연구원장상과 상금 200만 원이 수여된다. 올해 공모전 시상식은 코로나19(COVID-19) 여파로 5월 31에 전 부문 시상을 온라인으로 대체한다.  ■ 한편, 한국천문연구원의 천체사진공모전은 아름답고 신비한 천체사진 및 그림, 동영상 등의 콘텐츠를 통해 천문학에 대한 공감대를 확산시키고자 매년 실시되고 있으며, 수상 작품들은 다양한 천문우주 과학문화 확산의 콘텐츠로 활용될 예정이다. ■ 공모전 수상작들은 한국천문연구원 홈페이지(www.kasi.re.kr)에서 확인할 수 있다. (보도자료 끝. 참고자료 있음.) [참고자료 – 수상작]   ※ 천문연 홈페이지 수상작 게시 링크 : https://www.kasi.re.kr/kor/education/post/astronomy-contest/28688 ※ 제29회 천체사진공모전 온라인 시상식(유튜브) : https://youtu.be/CkUJCeEbomc
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인공지능이 그린 우리은하 주변 암흑물질 지도 이미지
인공지능이 그린 우리은하 주변 암흑물질 지도 - 딥러닝 기술 활용해 우리은하 주변 암흑물질 분포 예측 - 은하 사이 숨겨진 다리인 암흑물질 예측에 결정적 단서 포착 ■ 한국천문연구원은 우리은하 주변의 외부 은하 정보에 인공지능을 적용해 기존 연구 대비 3배 이상 정밀한 우리은하 주변 암흑물질* 분포 지도를 공개했다.      *암흑물질: 질량이 있어 중력을 통해 우주에 존재한다고 간접적으로 추정되는 물질. 암흑물질은 빛을 내거나 반사하지 않아 우리 눈에 보이지 않는다. 이러한 암흑물질은 우주를 구성하는 에너지의 약 26%를 차지할 것으로 추정된다. ■ 천문연 홍성욱 박사가 주도한 국제 공동 연구진은 약 1,900개의 외부 은하 정보에 딥러닝(Deep Learning) 기술을 적용해 우리은하로부터 1억 광년 내에 펼쳐져 있는 암흑물질의 밀도 분포를 예측했다. 이번 결과를 통해 약 3백만 광년의 해상도를 가진 우리은하 주변 우주 거대 구조(large-scale structure of the universe)*의 상세한 모습을 확인할 수 있었다.     *우주 거대 구조: 우주에 분포하는 은하들이 이루는 거시적인 구조. □ 연구진은 우선 인공지능 모형을 학습시키기 위해 ‘일러스트리스-TNG (Illustris-TNG)’라는 대규모 우주 거대 구조를 모사한 시뮬레이션을 활용했다. 이를 통해 학습한 암흑물질 예측 모형은 은하 간 실가닥(filament) 구조를 매우 자세하게 재구성했다. 특히 은하의 위치와 공간 속도를 동시에 입력했을 때 기존 시뮬레이션과 비슷한 매우 높은 수준의 암흑물질 분포를 예측할 수 있음을 확인했다. 학습된 암흑물질 예측 모형의 성능 확인을 위해 실제 우리은하 주변 1억 광년 내에 존재하는 은하 정보를 적용한 결과 우리은하가 포함된 국부 은하군과 처녀자리 은하단 등 기존에 알려진 은하 집단과 은하들을 연결하는 실가닥 구조가 잘 재현됨을 확인했다. □ 눈에 보이지도 않는 암흑물질의 분포를 밝히는 것이 중요한 이유는 은하와 은하를 연결하는 우주망(cosmic web)이 대부분 암흑물질로 구성됐기 때문이다. 암흑물질의 분포는 우주에 존재하는 각각의 은하가 과거에 어떻게 형성됐는지 또한 미래에 어떻게 진화할지를 알 수 있는 우주 팽창 모형의 기본 뼈대가 된다.  □ 특히 과거 우주망 지도를 구현하고자 시도한 연구들은 초기 우주 모형에 대한 가설을 수립하고 수십억 년 동안 우주의 진화를 모사해야 하는데 이는 방대한 계산과 전산 자원이 필요하기 때문에 우리은하 주변 암흑물질 분포까지 상세하게 볼 수는 없었다. 이번 연구 결과는 기존과 다른 완전히 새로운 접근 방식인 딥러닝 기술을 통해 다양한 은하 정보의 확률적 통계 모형을 구축함으로써 암흑물질 분포 예측을 매우 효율적으로 재현했다는 데 큰 의의가 있다. □ 이번 연구를 이끈 천문연 이론천문센터의 홍성욱 박사는 “차세대 첨단 천문관측 장비들이 가동되면 이제껏 발견되지 못한 새로운 은하들이 지속적으로 은하 목록에 추가될 것이며, 이를 통해 암흑물질 예측 모형의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다”며“이번에 활용된 딥러닝 기술을 통해 향후 우리은하 주변뿐 아니라 더 확장된 우주 거대 구조에 대한 상세 지도를 얻는다면 이는 궁극적으로 현대 천문학의 난제인 암흑물질의 정체를 밝힐 결정적 단서가 될 것이다”고 말했다. □ 본 연구결과는 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 5월 26일자에 게재됐다.(보도자료 끝. 참고자료 있음.)   ☎ 042-865-2020 이론천문센터 홍성욱 선임연구원 [참고 1] 주요 사진 그림 1. 인공지능으로 예측한 우리은하 주변 1억 광년 내의 3차원 암흑물질 분포와 운동 방향  좌표 가운데 검은색 ‘X’는 우리은하의 위치를 표시하며, 작은 검은 점들은 우리은하 주변에 위치한 잘 알려진 외부 은하이다. 빨간색 영역은 암흑물질 밀도가 높은 곳이며, 파란색 영역은 암흑물질 밀도가 비교적 낮은 곳임을 의미한다. 화살표는 암흑물질의 운동 방향을 나타낸다. 은하와 은하 사이를 연결하는 암흑물질들이 미세한 실가닥처럼 분포하는 것을 확인할 수 있다.     (a) 초은하좌표계* XY평면상 우리은하 주변 암흑물질 분포    (b) 초은하좌표계 YZ평면상 우리은하 주변 암흑물질 분포    (c) 초은하좌표계 ZX평면상 우리은하 주변 암흑물질 분포  *초은하좌표계: 우리은하를 중심으로 하여 우리은하 바깥의 천체의 위치를 표시하는 좌표계 중의 하나. xyz 직각좌표계를 이용할 경우, z축(SGZ)은 헤르쿨레스자리 방향이며, x축(SGX)은 우리은하 중심에서 지구를 향하는 방향으로 정의한다. 그림 2. 암흑물질 분포를 예측하기 위해 사용한 인공지능 모형 외부 은하들의 공간 분포와 각각의 운동 속도 정보를 입력값(그림 왼쪽)으로 하고 암흑물질의 밀도 분포를 출력값(그림 오른쪽)으로 하는 합성곱 신경망(convolutional neural network) 기반의 딥러닝 모형이다. 학습훈련은 일러스트리스-TNG 시뮬레이션에서 우리은하와 비슷한 환경을 골라낸 자료를 이용했다. 은하의 공간 분포와 속도 정보를 잘 활용했을 때 인공지능은 암흑물질의 밀도 분포를 약 3백만 광년 규모까지 잘 드러내줄 뿐 아니라, 은하와 은하 사이 암흑물질들이 따라 분포하는 미세한 실가닥 구조도 잘 재현해 낸다. [참고 2] 용어 설명 ○ 암흑물질 질량은 있으나 빛과 상호작용을 거의 하지 않아 망원경으로 직접 관측할 수는 없는 물질을 통틀어 이르는 말. 우리 우주 전체 에너지의 약 26% 정도를 차지하며, 이는 일반적인 물질의 5배에 해당한다. 망원경으로 직접 관측할 수는 없지만, 우주의 전체적인 구조에 큰 영향을 미치므로 은하의 분포나 중력렌즈 효과 등을 통해 간접적으로 그 분포를 알 수 있다.   ○ 우주 거대 구조 오늘날 우주에 있는 물질의 분포는 무작위로 흩어져 있지 않고, 그물 모양과 같은 구조를 이루는데, 이러한 구조를 우주 거대 구조라고 한다. 초기 우주는 매우 균일한 편이지만, 중력과 우주의 공간 팽창에 의해 시간이 지나면 우주 거대 구조가 만들어진다. 따라서 우주 거대 구조를 분석하면 우주의 성질에 대해 많은 것을 알 수 있다. 그림3. 슬로언 디지털 천구측량(SDSS, Sloan Digital Sky Survey)을 통해 관측한 우리은하 중심으로 약 20억 광년 반경 내 은하 분포 모습(출처: SDSS Legacy Survey) 우리가 현재까지 볼 수 있는 우주는 그 거리가 약 470억 광년에 이르고 있다. 하지만, 그것도 우주의 전체는 아닐 것이라고 추측하고 있다. 470억 광년에 이르는 거리 안에서도 우리 우주는 다양한 구조를 갖고 있다. 규모가 작은 순서로 은하군, 은하단, 초은하단, 대규모 구조 등이 있다. 은하군과 은하단들도 무리를 지어 초은하단을 이루고 있으며, 이 모든 것들을 포함하는 것을 우주 거대 구조 (large scale structure of the universe)라고 부른다. 이러한 우주의 거대 구조는 은하들의 3차원 공간 분포를 연구하기 시작한 1980년대에 그 존재가 알려졌는데, 은하들의 3차원 공간분포는 은하들의 적색이동을 관측해 알아낼 수 있다. 이런 프로젝트는 하버드-스미소니안 천체물리연구소(CfA, Center for Astrophysics)의 적색이동 탐사로부터 본격적으로 시작됐다. 그들은 북반구 하늘을 관측하였는데 거대 장벽(Great Wall), 보이드(Void), 거대 인력체(Great Attractor)등 우주 거대 구조를 명확히 보여주었다. 현재는 약 250만개의 은하의 적색이동 관측을 목표로 하고 있는 SDSS(Sloan Digital Sky Survey)의 4단계 관측이 완료됐다.   - 은하군(Group of galaxies): 은하군은 작은 은하 무리이다. 이들은 보통 수백만 광년 크기 내에 50개보다 적은 은하들을 포함하고 있으며, 우리은하는 국부 은하군에 포함되어 있다.  - 은하단(Cluster of galaxies): 서로 중력에 의해 속박된 수백 개에서 수천 개의 은하들로 구성된 구조이다. 이들은 우주에서 가장 큰 중력속박 천체로 알려져 있고 초은하단이 발견되기 전인 1980년대까지 우주에서 가장 거대한 것으로 알려졌던 구조이다  - 초은하단(Supercluster): 은하단 및 은하군으로 이루어진 대규모 무리로 우주에서 가장 거대한 구조 중 하나이다. 은하단과는 달리, 초은하단은 서로 중력에 의해 결집되어 있지 않다. 따라서 초은하단에 포함되더라도, 은하단들은 허블 흐름으로 인해 서로 멀어지는 방향으로 움직이고 있다. 우리은하는 국부 은하군에, 그를 포함하는 라니아케아 초은하단(Laniakea Supercluster)에 포함되어 있다. [참고 3] 논문 및 연구팀 ○ 논문 - 게재지: The Astrophysical Journal - 제목: Revealing the Local Cosmic Web from Galaxies by Deep Learning - 게재일자 : 2021년 5월 26일 ○ 연구팀(저자순) -  홍성욱 (한국천문연구원 이론천문센터 선임연구원) -  정동희 (펜실베니아 주립대학교 천문학 및 천체물리학과 교수) -  황호성 (서울대학교 물리천문학부 교수) -  김주한 (고등과학원 거대수치계산연구센터 교수)
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■ 한국천문연구원은 아래와 같이 인사이동을 실시한다.                                                  - 아  래 - 5월 23일자  감사부장   김경호(金慶浩), 만 55세.
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5월 26일 개기월식 천문현상 예보 이미지
5월 26일 개기월식 천문현상 예보 - 개기월식 최대식 시각 26일 20시 18분…월출 이후 관측 가능 - ■ 한국천문연구원은 5월 26일 달이 지구의 본그림자에 완전히 가려지는 개기월식이 일어난다고 예보했다. 이번 월식은 5월 26일 18시 44분 36초에 달의 일부분이 가려지는 부분식이 시작되지만, 달이 19시 36분에 뜨기 때문에 월출 이후 시점부터 관측이 가능하다.  □ 이날 달이 지구 그림자에 완전히 들어가는 개기식은 20시 9분 30초에 시작되며 20시 18분 42초에 최대, 20시 27분 54초에 종료된다. 이후 부분식이 다시 진행되어 22시 51분 12초에 월식의 전 과정이 종료된다. 이번 월식은 아메리카, 아시아, 호주, 남극, 태평양과 인도양에서 볼 수 있다. 표 1. 5월 26일 개기월식 진행 시각 □ 달이 지구 그림자에 가장 깊게 들어가는 ‘최대식’ 시각은 20시 18분인데, 이때 달의 고도가 약 6도로 높지 않기 때문에 남동쪽 지평선 근처 시야가 트여 있는 곳에서 맨눈으로 관측이 가능하다. 개기식 중인 20시 9분에서 20시 27분까지 약 18분 동안은 지구 대기를 통과한 태양 빛 때문에 평소보다 어둡고 붉은 달을 볼 수 있다.  그림 1. 2021년 5월 26일 개기월식 달의 위치도 □ 한편, 오는 11월 19일에는 부분월식이 있다. 11월 19일 부분월식은 16시 18분 24초에 시작되지만, 달이 17시 16분에 뜨므로 이 시점 이후부터 부분월식 관측이 가능하다. 부분식은 18시 2분 54초에 최대, 19시 47분 24초에 종료된다. □ 우리나라에서 볼 수 있는 개기월식은 지난 2018년 7월 28일에 있었고, 앞으로 2022년 11월 8일에 이와 같은 개기월식을 볼 수 있다. (보도자료 끝. 참고 그림 및 설명 있음.) [참고 동영상]  개기월식 동영상 링크: http://210.110.233.66:8081/api.link/3d_baLMOGLHeTOYN_g~~.wmv (2018년 1월 31일, 한국천문연구원 박영식 선임연구원 촬영) [참고 그림]  그림 2. 2021년 5월 26일 개기월식 그림 3. 개기월식(2018.1.31., 한국천문연구원 박영식 선임연구원 촬영) [참고 설명]  □ 이전과 이후 개기월식 정보 ? 월식 현상은 매년 1~2회가량 일어나 어렵지 않게 볼 수 있다. 우리나라에서 가장 최근에 있었던 개기월식은 2018년 7월 28일로, 이때는 새벽 3시 24분 12초 부분월식이 시작되어 개기식 종료 이후 월몰 시각인 새벽 5시 37분까지만 관측이 가능했다.  □ 개기월식은 어떤 원리로 일어나게 될까? ? 월식은 지구가 달과 태양 사이에 위치하여 지구의 그림자에 달이 가려지는 현상이다. 보름달일 때에 일어나며 지구가 밤인 지역에서는 어디서나 볼 수 있다. 그러나 달의 궤도와 지구의 궤도가 약 5도 기울어져 있기 때문에 보름달일 때도 월식이 일어나지 않는 경우도 있다. 지구의 본 그림자에 달의 일부가 들어갈 때 부분월식이 일어나며, 달의 전부가 들어갈 때 개기월식이 일어난다. 달이 지구 그림자에 들어간다고 안 보이게 되는 것은 아니다. 지구 대기를 통과한 태양 빛이 굴절되며 달에 닿게 되고, 이 빛에 의해 달이 검붉게 보이게 된다.  그림 4. 월식의 원리 □ 개기월식의 과학? □ 개기월식 때는 왜 달이 붉게 보일까? 지구 대기를 지난 태양 빛이 굴절되어 달에 도달하는데, 지구 대기를 지나면서 산란이 일어나 붉은빛이 달에 도달하기 때문이다. 월식이 일어날 때마다 달의 붉은색이 조금씩 다르게 보이는데, 이를 통해 지구 대기의 상태를 확인할 수 있다.  □ 지구는 둥글다는 것은 어떻게 알았을까? 월식은 달이 지구 그림자에 들어가는 현상이다. 고대 그리스 시대의 아리스토텔레스는 월식을 관측하다가 달에 드리운 그림자가 지구의 그림자이며, 그림자를 통해 지구가 둥글다는 것을 알았다고 한다.
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■ 한국천문연구원은 아래와 같이 인사이동을 실시한다.                                                      - 아  래 - 4월 16일자  우주과학본부장   이재진(李載振), 만 50세 우주위험감시센터장   조성기(趙成基), 만 53세 정책부장   윤양노(尹良老), 만 45세 행정부장   배정희( 裵貞姬), 만 46세
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EHT, 이번엔 M87 블랙홀을 여러 파장으로 동시 관측 이미지
“EHT, 이번엔 M87 블랙홀을 여러 파장으로 동시 관측” - 블랙홀 주변 강착원반과 강력한 에너지를 분출하는 제트까지 포착 - 전 세계에 데이터 공개…블랙홀 비밀 풀 집단지성 기대 - 천문연, KVN 다파장 동시관측 시스템 통해 밀리미터 관측 핵심역할 ■ 한국천문연구원이 참여하고 있는 EHT(Event Horizon Telescope) 국제 공동 연구팀은 전 세계 32개 나라의 19개 천문대의 망원경을 활용한 초대형 동시 관측망을 통해 초대질량블랙홀이 강력한 제트를 분출하고 있는 M87 은하 중심부의 다파장 관측 결과를 공개했다. 2019년 사상 최초로 관측한 블랙홀과 이를 편광 관측한 지난 3월 영상 이후, 기존의 전파 영상뿐 아니라 광학, 적외선, 엑스선, 감마선 등 전체 전자기파  다파장 동시 관측을 통해 M87 은하 크기보다 더 큰 제트를 분출하고 있는 초대질량블랙홀 모습을 포착한 것이다.  ■ 이번 영상은 2017년 3월부터 약 한 달간 전 세계 200여 개 연구기관에 있는 약 760명의 연구자가 동시에 관측 데이터를 수집해 분석한 결과이다. 관측에 활용된 망원경들의 총 가동시간을 합하면 약 300년이 넘는 엄청난 양의 데이터이다. EHT 연구팀은 이번 관측 데이터를 온라인(https://doi.org/10.25739/mhh2-cw46)을 통해 공개해 전 세계에 누구나 자유롭게 자료를 받을 수 있도록 했다.  □ 이번 논문의 공저자인 캐나다 맥길대학교(McGill University) 다릴 하가드 (Daryl Haggard) 교수는 “전 세계 수많은 블랙홀 연구그룹들이 이번에 공개된 M87 다파장 동시 관측 데이터를 활용해 각자의 이론 모델을 검증할 수 있는 장이 마련됐다”며 “천문학계뿐 아니라 다양한 분야의 연구그룹에서 이 데이터를 통해 블랙홀과 제트의 연관성을 밝히는 데 큰 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. □ EHT 연구팀은 2019년에 공개한 기존의 전파 영상뿐 아니라 다양한 파장 대역에 대한 동시 관측을 통해 지구로부터 5,500만 광년 떨어진 M87 은하 중심부에 있는 태양질량 65억 배의 초거대블랙홀의 형태와 고에너지 물질의 유입과 분출 이루어지는 강착원반과 제트까지 포착했다. 일본 국립천문대(National Astronomical Observatory)의 카즈히로 하다(Kazuhiro Hada) 박사는 “EHT로 관측한 최초의 블랙홀 영상은 매우 놀라운 결과지만 이 결과를 과학적으로 최대한 분석하기 위해서는 전체 전자기 파장 영역의 동시 관측을 통해 당시 블랙홀의 물리적 활동을 분석해야 했다”고 말했다. 또한 암스테르담대학교(the University of Amsterdam)의 세라 마르코프(Sera Markoff) 교수는 “이번에 추가된 다파장 관측을 통해 보여준 M87의 환상적인 영상은 블랙홀의 그림자와 제트를 함께 설명할 수 있는 최적의 모델을 밝힐 수 있는 결정적 열쇠가 될 것이다”고 강조했다.  □ 그동안 블랙홀 주변의 강착원반과 제트 방출 물질로 인해 일반상대성 이론의 실험장이라 할 수 있는 블랙홀 관측에 어려움이 많았다. 그러나 이번 관측 결과 2017년 관측 당시 M87 초대질량 블랙홀이 활동성이 매우 낮은 상태, 즉 제트 분출량이 적거나 블랙홀 주변부로부터 사건의 지평선 이내로 끌려 들어가는 물질의 유입이 적은 상태인 것을 밝혀냈다. 이를 통해 이번 다파장 동시 관측 데이터가 블랙홀 근처에서부터 수천 광년에 달하는 제트의 규모가 매우 뚜렷하게 구분될 수 있을 만큼 최적의 상태를 제공하며, 전 세계에 공개되는 만큼 활발한 후속 연구를 통해 일반 상대성이론의 정밀한 검증에 대한 새로운 결과들이 쏟아져 나올 것을 기대하고 있다. □ 특히, 이번 M87 다파장 동시 관측에는 천문연의 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)이 밀리미터 전파 대역에서 4개의 채널로 동시 관측한 데이터가 포함됐다. 또한 천문연이 운영하는 동아시아 VLBI 상관센터는 한국의 KVN과 일본, 중국 등 동아시아 지역 여러 전파망원경을 연결한 동아시아 VLBI 관측망(East Asian VLBI Network)의 관측자료 처리 부분 핵심역할을 수행했다. 그 결과 이번 M87 블랙홀 관측 당시의 제트의 세기 측정 및 영상화에 기여했다. □ 천문연 김재영 박사는 “세계 최초 개발된 다파장 동시관측 시스템을 갖춘 KVN 성능 덕분에 짧은 기간 동안 방대한 주파수 대역의 M87 관측 데이터를 제공함으로써 이번 연구에 핵심적 기여를 할 수 있었다. 더불어 올해 강원도 평창에 구축되는 KVN 네 번째 전파망원경으로 KVN의 간섭계 성능이 더욱 향상될 것을 기대하며 이를 통해 향후 블랙홀 후속 연구에 중추적 역할을 수행할 것을 확신한다”고 밝혔다.  □ 본 연구 결과는 천체물리학 저널 회보(The Astrophysical Journal Letters) 4월 14일자에 게재됐다.  [참고 1] M87 다파장 동시 관측 관련 EHT 공식 배포자료 ○ 주요 사진 그림1. M87 은하 중심의 블랙홀부터 은하, 그리고 은하를 넘어 제트 분출까지 다양한 해상도의 다파장 동시 관측 결과 영상    (좌측열) 위에서부터 순서대로 저해상도에서 고해상도 전파망원경으로 블랙홀 주변 관측    (중간열) 위에서부터 순서대로 저해상도에서 고해상도 광학망원경으로 은하중심부와 제트 관측    (우측열) 엑스선과 감마선 망원경으로 관측한 은하중심에서 분출되는 제트 관측    (하단) 하단의 막대는 각 망원경의 전자기파 파장(주파수)대역 표시 ○ 동영상 링크  - M87 블랙홀 다파장 동시 관측 동영상: 이 영상은 M87 은하 중심의 블랙홀부터 시작하여 M87 은하 전체 그리고 은하를 넘어 제트 분출까지를 다파장 동시 관측 결과를 보여주는 동영상이다.   ⋅동영상 링크      YouTube 링크: https://youtu.be/q2u4eK-ph40      다운로드 링크: http://210.110.233.66:8081/api.link/3d_baLMNGLDeQ-QO_w~~.mp4   ⋅크레딧: ©EHTC ○ EHT 국제공동연구 주요 사진 그림2. EHT 국제공동연구 주요 사진 [참고 2] 용어 설명 ○ EHT 프로젝트 ‘블랙홀’이라 하면 검은 구멍을 떠올린다. 블랙홀을 직접 본 사람은 없고 블랙홀을 직접 볼 수도 없다. 블랙홀은 빛조차 흡수해 버려 직접 관측할 수 없기 때문이다. 우리가 영상이나 논문에서 봤던 블랙홀의 이미지는 모두 이론을 바탕으로 만들어진 상상에 불과하다. ‘이벤트 호라이즌 망원경(EHT)’은 번역하면 ‘사건지평선망원경’으로, ‘사건지평선’이란 블랙홀의 안과 밖을 연결하는 넓은 경계지대를 뜻한다. 어떤 물질이 사건지평선을 지나 블랙홀로 빨려 들어갈 때 그 일부는 에너지로 방출되기에 높은 해상도의 관측 장비를 동원한다면 사건지평선의 가장자리를 볼 수 있다는 것이다. 사건지평선 부근은 강한 중력 효과에 의한 현상이 발생한다. 대표적인 것이 블랙홀의 그림자(Black Shadow)이다. 블랙홀 주변의 원반에서 사건지평선 가까이에 다가간 물질은 빛의 속도에 가까운 매우 빠른 속도로 블랙홀 주변을 공전하며 블랙홀로 끌려 들어간다. 관측자에게는 이 회전하는 원반 중 관측자를 향하여 움직이는 모서리가 관측자에게서 멀어지는 모서리 보다 밝게 보이게 된다. 이렇게 블랙홀 주변의 극단적인 환경에서 발생하는 현상에 대한 관측은 일반 상대성 이론과 초대질량 블랙홀의 이해에 대한 강력한 증거가 된다. 해당 관측을 위해선 거대 관측 장비가 필요하다. 이에 지구촌 전파천문학자들은 전파망원경 8개를 하나로 연동해 지구 크기의 거대 망원경처럼 활용했다.  그림 3. 전 세계 8개의 망원경을 연결한 EHT ○ 초대질량 블랙홀(Supermassive black hole) 질량이 태양 질량의 수십만 배에서 수십억 배에 이르는 가장 큰 유형의 블랙홀이다. 거의 대부분의 은하의 중심에 초대질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된다. 하지만 초대질량 블랙홀들은 상대적으로는 크기가 작은 천체에 속하기 때문에 지금까지 직접적으로 관측이 불가능했다. 블랙홀 그림자의 크기는 그 질량에 비례하기 때문에 무거운 블랙홀일수록 그 그림자도 더 커진다. M87의 블랙홀은 그 거대한 질량과 상대적으로 가까운 거리 덕분에 지구에서 볼 수 있는 가장 큰 블랙홀들의 그림자 중 하나로 예측됐고, 따라서 EHT의 완벽한 관측 대상이 됐다.  ○ 초장기선 전파간섭계(VLBI, Very Long Baseline Interferometry)  거대한 영역을 관측하기 위해서는 대형 전파망원경을 하나로 연동해야만 한다. 세계 각지의 최첨단 전파망원경으로 하나의 천체를 동시 관측해 분해능(떨어져 있는 두 물체를 구별하는 능력)을 높이는 초장기선 전파간섭계 기술을 활용한다. 수백~수천 킬로미터 떨어진 여러 대의 전파망원경으로 동시에 같은 천체를 관측하여 전파망원경 사이의 거리에 해당하는 구경을 가진 거대한 가상의 망원경을 구현하는 방법이다. 여러 대의 전파망원경이 멀리 떨어져 있을수록 전파 신호를 더 증폭할 수 있고 그래서 더 높은 해상도를 얻을 수 있기 때문이다. 8개 전파망원경이 각자 전파 신호를 포착하고 이 신호들을 한데 모아 ‘가상의 망원경 초점’에서 종합하면 사실상 지구만한 전파망원경의 효과를 낼 수 있다.  ○ 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)  한국천문연구원이 운영하는 KVN은 서울 연세대, 울산 울산대, 제주 중문에 설치된 21m 전파망원경 3기로 구성된 VLBI 관측망이다. 각 망원경의 거리는 305km~478km로, 세계에서 유일하게 밀리미터 영역의 4개 주파수 전파를 동시에 관측할 수 있다. KVN은 3기를 연결한 간섭계뿐만 아니라 각각의 단일 망원경으로도 사용할 수 있다. 동아시아우주전파관측망(EAVN, East Asian VLBI Network)은 한국의 VLBI 관측망인 KVN, 일본의 VERA, 중국의 CVN 등 3개국 21개 망원경을 연결한 최대 5000km 정도의 거대 관측망이다.  ○ EHT 다파장 관측 망원경에 참여한 망원경 - 전파(Radio)관측망원경 및 내트워크: the European Very Long Baseline Interferometry(VLBI) Network(EVN), the High Sensitivity Array(HSA), the Very Large Array(VLA), the Effelsberg 100m antenna, the National Radio Astronomy Observatory(NRAO) Very Long Baseline Array(VLBA), the VLBI Exploration of Radio Astronomy(VERA), the Korean VLBI Network(KVN), the East Asian VLBI Network(EAVN), the KVN and VERA Array(KaVA), the Global Millimeter-VLBI-Array(GMVA), the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA), the Submillimeter Array(SMA) - 자외선(UV, Ultraviolet) 관측망원경: Neil Gehrels Swift Observatory - 광학(Optical) 관측망원경: Swift; and the Hubble Space Telescope - 엑스레이(X-ray) 관측망원경: Chandra X-ray Observatory; the Nuclear Spectroscopic Telescope Array(NuSTAR), Swift - 감마레이(Gamm-ray) 관측망원경: Fermi, the High Energy Stereoscopic System(H.E.S.S), the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov(MAGIC) telescopes, and the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System(VERITAS) [참고 3] 논문 및 연구팀 ○ 논문 - 게재지: The Astrophysical Journal Letters  - 제목: Broadband Multi-wavelength Properties of M 87 During the 2017 Event Horizon Telescope Campaign - 게재일자 : 2021년 4월 14일 ○ EHT 국제 공동 연구팀 - 아프리카, 아시아, 유럽, 북미와 남미로부터 모인 300명이 넘는 연구자들이 소속되어 있음 - 한국 참여자(총 10명): 김재영(한국천문연구원 선임연구원), 김종수(한국천문연구원 책임연구원? UST 교수), 변도영(한국천문연구원 책임연구원?UST 교수), 손봉원(한국천문연구원 책임연구원?UST 교수), 오정환(한국천문연구원 박사후연수원), 이상성(한국천문연구원 책임연구원?UST 교수), 정태현(한국천문연구원 선임연구원?UST 교수), 조일제(한국천문연구원? UST 박사), Xiaopeng Cheng(한국천문연구원?KRF 박사후연구원), Sascha Trippe (서울대 물리천문학부 교수) - 한국 참여기관(총 4개): 천문연, UST, 서울대, 연세대 - 외국기관에서 참여하고 있는 한국인 연구자(총 4명): 김동진 연구원 (독일 막스플랑크 전파천문연구소), 김준한 박사 (미국 애리조나대학교), 박종호 박사(대만 타이페이 천체물리연구원), 윤두수 박사 (네덜란드 암스테르담 대학교) - 참여 망원경: ALMA, APEX, the IRAM 30-meter Telescope, the IRAM NOEMA Observatory, the James Clerk Maxwell Telescope(JCMT), the Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), the Submillimeter Array(SMA), the Submillimeter Telescope(SMT), the South Pole Telescope(SPT), the Kitt Peak Telescope, and the Greenland Telescope(GLT) - EHT 컨소시엄(총 13개): the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, the University of Arizona, the University of Chicago, the East Asian Observatory, Goethe-Universität Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University, the Smithsonian Astrophysical Observatory
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■ 한국천문연구원은 아래와 같이 인사이동을 실시한다.                                                       - 아  래 - 4월 12일자  부원장   육인수(陸仁洙), 만 56세.
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M87 블랙홀 편광 관측 통해 물질을 빨아들이고 내뱉는 과정 밝히다 이미지
M87 블랙홀 편광 관측 통해 물질을 빨아들이고 내뱉는 과정 밝히다 - 블랙홀 가장자리 고리의 강력한 자기장 포착   - 천문연, 블랙홀 편광 영상 획득에 기여 그림1. EHT 국제 공동 연구팀이 공개한 M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광 영상 나선형의 밝은 선들은 M87 블랙홀 주변의 자기장과 연관되어 있는 편광의 방향을 보여준다. ■ 최초의 블랙홀 영상을 공개한 EHT(Event Horizon Telescope) 국제 공동 연구팀은 M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광* 관측 영상을 공개했다. 천문학자들이 블랙홀의 가장자리에서 강한 자기장의 증거인 편광을 관측할 수 있었던 것은 이번이 처음이다. 이 관측은 5천 5백만 광년 떨어진 M87 은하가 중심부 핵에서 고에너지 제트를 어떻게 내뿜을 수 있지를 설명하는 중요한 열쇠이다. * 편광: 특정한 방향으로만 진동하며 나아가는 빛(전자기파) □ 블랙홀은 주변에서 물질을 끌어들이는 한편 막대한 에너지를 방출한다. 블랙홀로 유입된 물질의 일부는 방출되고 일부는 블랙홀 안으로 떨어진다고 알려져 있다. 블랙홀의 중력에 포획되기 직전에 빠져 나가는 물질은 에너지를 양쪽 방향을 강력하게 뿜어내는 제트의 형태로 우주로 멀리 날아간다. 하지만 블랙홀 주변의 물질 유입과 방출 기작이 무엇인지 그리고 M87 같은 거대 타원은하의 중심에서 어떻게 은하 크기보다 더 큰 제트가 발생할 수 있는지는 이제껏 밝혀지지 않았다. □ 한국을 비롯한 전 세계 65개 기관 300명 이상의 연구자들이 참여하는 EHT 연구팀은 지난 2019년 4월 10일 처녀자리은하단에 속한 M87 중심부의 블랙홀 이미지를 최초로 공개했다. 이는 중앙 영역이 어두운 밝은 고리 모양의 구조, 즉 블랙홀의 그림자를 보여주었다. 그 이후 연구팀은 M87에 대한 지속적인 관측과 분석을 수행한 결과, M87 블랙홀 주변의 빛이 상당 부분이 편광 되어 있다는 것을 발견했다.   □ 편광 관측은 블랙홀 바로 바깥에서 물질의 유입량을 확인할 수 있는 하나의 방법이다. 이번 편광 관측 영상을 통해 M87 블랙홀의 가장자리 빛의 고리가 강하게 자기화 되어 있음을 명확하게 볼 수 있다. 연구팀은 이 편광 관측 영상을 분석한 결과, 블랙홀 주변에 예상보다 훨씬 강한 자기장이 존재함을 알아냈다. 자기장 구조를 통해 블랙홀 바로 바깥에서 물질의 유입과 방출이 일어나는 영역을 최초로 상세히 확인할 수 있다.  □  EHT 이론연구그룹 연구책임자인 미국 콜로라도 볼더 대학교(the University of Colorado, Boulder) 제이슨 덱스터(Jason Dexter) 교수는 “이번 영상을 통해 M87 블랙홀 주변부의 강력한 자기장이 어떻게 초대질량 블랙홀과 제트의 형성에 기여하는지에 대한 새로운 가설을 제시할 수 있다”며 “M87 블랙홀 주변의 뜨거운 가스 일부는 가장자리의 강한 자기장의 압력으로 블랙홀 중심의 강한 중력에너지를 이기고 밖으로 밀려 멀리 제트의 형태로 날아가고, 나머지 일부는 자기장에 끌려 사건의 지평선으로 나선운동하며 떨어진다”고 설명했다. □ 대만 타이페이 천체물리연구원(the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics) 박종호 박사는 "EHT는 현재 새로운 관측소가 망원경 네트워크에 추가되고 있고 관련 기술의 발전으로 인해 그 성능이 점점 더 향상되고 있다”며 “우리는 향후 EHT 관측이 블랙홀 주변의 자기장 구조를 더 정확하게 드러내고 블랙홀 주변 물질의 특성에 대해 더 많은 것을 알려줄 것을 기대한다”고 말했다. □ EHT 한국 연구팀은 천문연이 일부 지분을 갖고 있는 하와이 소재 제임스클라크맥스웰 망원경(JCMT, James Clerk Maxwell Telescope)과 칠레의 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 간섭계(ALMA, Atacama Large Millimeter/submilimeter Array)로 M87 블랙홀 편광 관측 영상을 만드는 데 기여했다. EHT 한국 연구팀을 이끌고 있는 천문연 손봉원 박사는“우리는 EHT 연구의 일환으로 천문연이 보유하고 있는 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)을 활용해 M87 블랙홀 주변의 강착원반과 제트 등의 추가 관측을 수행하고 있다. 또한 KVN 기술을 활용할 차세대 EHT는 블랙홀 관측과 연구의 새로운 장을 열 것이다”고 말했다. □ 본 연구 결과는 천체물리학 저널 회보(The Astrophysical Journal Letters) 3월 24일자에 두 편의 논문으로 게재됐다. [참고 1] M87 편광관측 성과 관련 EHT 공식 배포자료 ○ EHT 공식 언론배포 자료  - https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-image-magnetic-fields-edge-m87s-black-hole ○ 메인 사진  그림 1. M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광 영상: 이 영상은 M87 블랙홀 가장자리 영역이 어떻게 편광 되어 있는지 보여준다.  그림의 나선형의 밝은 선들은 M87 블랙홀 주변의 자기장과 연관되어 있는 편광의 방향을 보여준다.  그림2. M87 은하 중심과 주변을 다양한 해상도의 전파망원경(ALMA, VLBA, EHT)로 편광 관측한 결과를 비교한 영상  : 맨 위에서부터 순서대로 HST(광학망원경), ALMA, VLBA 및 EHT가 관측한 M87 은하 중심부.  전파망원경의 해상도가 높을수록 블랙홀을 세밀하게 관측할 수 있고, 더 낮은 해상도에서는 블랙홀을 포함하여 주변의 제트의 이미지까지 얻을 수 있다. ○ 동영상 링크  - M87 블랙홀 관측 공식 동영상(편광 관측 영상 추가됨)   ⋅동영상 링크: https://cdn.eso.org/videos/hd_1080p25_screen/eso2105b.mp4   ⋅크레딧: ©ESO  - M87 블랙홀 편광관측 영상 설명   ⋅동영상 링크: https://youtu.be/6xrJoPjfJGQ   ⋅크레딧: ©EHTC, Iván Martí-Vidal/Universitat de València  - 편광(Polarization)이란 무엇인가?   ⋅동영상: https://youtu.be/Un-9fbqlIKo   ⋅크레딧: ©EHTC and Fiks Film  - 자기장과 블랙홀 편광 영상 설명   ⋅동영상 링크: https://youtu.be/AU2qGTpMn8I   ⋅크레딧: ©EHTC, Crazybridge Studios  - M87 편광 관측과 다양한 분해능 관측 시뮬레이션 비교   ⋅동영상: https://tinyurl.com/8n6wjtvk   ⋅설명: 이 영상은 실제 관측과 이론이 얼마나 일치하는지, 그리고 현재보다 더욱 고분해능으로 M87 블랙홀을 관측했을 때 실제 시스템은 얼마나 더 복잡할지를 잘 보여준다.   ⋅크레딧: ©EHTC, Monika Mo?cibrodzka & Sara Issaoun, Radboud Universiteit Nijmegen [참고 2] 용어 설명 ○ EHT 프로젝트 ‘블랙홀’이라 하면 검은 구멍을 떠올린다. 블랙홀을 직접 본 사람은 없고 블랙홀을 직접 볼 수도 없다. 블랙홀은 빛조차 흡수해 버려 직접 관측할 수 없기 때문이다. 우리가 영상이나 논문에서 봤던 블랙홀의 이미지는 모두 이론을 바탕으로 만들어진 상상에 불과하다. ‘이벤트 호라이즌 망원경(EHT)’은 번역하면 ‘사건지평선망원경’으로, ‘사건지평선’이란 블랙홀의 안과 밖을 연결하는 넓은 경계지대를 뜻한다. 어떤 물질이 사건지평선을 지나 블랙홀로 빨려 들어갈 때 그 일부는 에너지로 방출되기에 높은 해상도의 관측 장비를 동원한다면 사건지평선의 가장자리를 볼 수 있다는 것이다. 사건지평선 부근은 강한 중력 효과에 의한 현상이 발생한다. 대표적인 것이 블랙홀의 그림자(Black Shadow)이다. 블랙홀 주변의 원반에서 사건지평선 가까이에 다가간 물질은 빛의 속도에 가까운 매우 빠른 속도로 블랙홀 주변을 공전하며 블랙홀로 끌려 들어간다. 관측자에게는 이 회전하는 원반 중 관측자를 향하여 움직이는 모서리가 관측자에게서 멀어지는 모서리 보다 밝게 보이게 된다. 이렇게 블랙홀 주변의 극단적인 환경에서 발생하는 현상에 대한 관측은 일반 상대성 이론과 초대질량 블랙홀의 이해에 대한 강력한 증거가 된다. 해당 관측을 위해선 거대 관측 장비가 필요하다. 이에 지구촌 전파천문학자들은 전파망원경 8개를 하나로 연동해 지구 크기의 거대 망원경처럼 활용했다.  그림 3. 전 세계 8개의 망원경을 연결한 EHT ○ 초대질량 블랙홀(Supermassive black hole) 질량이 태양 질량의 수십만 배에서 수십억 배에 이르는 가장 큰 유형의 블랙홀이다. 거의 대부분의 은하의 중심에 초대질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된다. 하지만 초대질량 블랙홀들은 상대적으로는 크기가 작은 천체에 속하기 때문에 지금까지 직접적으로 관측이 불가능했다. 블랙홀 그림자의 크기는 그 질량에 비례하기 때문에 무거운 블랙홀일수록 그 그림자도 더 커진다. M87의 블랙홀은 그 거대한 질량과 상대적으로 가까운 거리 덕분에 지구에서 볼 수 있는 가장 큰 블랙홀들의 그림자 중 하나로 예측됐고, 따라서 EHT의 완벽한 관측 대상이 됐다.  ○ 초장기선 전파간섭계(VLBI, Very Long Baseline Interferometry)  거대한 영역을 관측하기 위해서는 대형 전파망원경을 하나로 연동해야만 한다. 세계 각지의 최첨단 전파망원경으로 하나의 천체를 동시 관측해 분해능(떨어져 있는 두 물체를 구별하는 능력)을 높이는 초장기선 전파간섭계 기술을 활용한다. 수백~수천 킬로미터 떨어진 여러 대의 전파망원경으로 동시에 같은 천체를 관측하여 전파망원경 사이의 거리에 해당하는 구경을 가진 거대한 가상의 망원경을 구현하는 방법이다. 여러 대의 전파망원경이 멀리 떨어져 있을수록 전파 신호를 더 증폭할 수 있고 그래서 더 높은 해상도를 얻을 수 있기 때문이다. 8개 전파망원경이 각자 전파 신호를 포착하고 이 신호들을 한데 모아 ‘가상의 망원경 초점’에서 종합하면 사실상 지구만한 전파망원경의 효과를 낼 수 있다.  ○ 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)  한국천문연구원이 운영하는 KVN은 서울 연세대, 울산 울산대, 제주 중문에 설치된 21m 전파망원경 3기로 구성된 VLBI 관측망이다. 각 망원경의 거리는 305km~478km로, 세계에서 유일하게 밀리미터 영역의 4개 주파수 전파를 동시에 관측할 수 있다. KVN은 3기를 연결한 간섭계뿐만 아니라 각각의 단일 망원경으로도 사용할 수 있다. 동아시아우주전파관측망(EAVN, East Asian VLBI Network)은 한국의 VLBI 관측망인 KVN, 일본의 VERA, 중국의 CVN 등 3개국 21개 망원경을 연결한 최대 5000km 정도의 거대 관측망이다.  ○ ALMA(아타카마 대형 밀리미터/서브밀리파 간섭계, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 칠레 아타카마 사막에 건설해 운영하고 있는 국제적 천문관측장비로, 유럽남방천문대(ESO), 미국국립과학재단(NSF), 일본국립자연과학연구소(NINS), 캐나다국립연구회, 대만과학기술부(MOST), 대만중앙연구원(ASIAA) 그리고 한국천문연구원(KASI)과 협약을 맺고 있다. ○ 제임스클라크맥스웰 망원경(JCMT, James Clerk Maxwell Telescope) JCMT는 해발 4000m의 하와이 마우나케아 정상에 설치되어 있는 15 m 직경의 현존하는 가장 큰 서브밀리미터 단일경 전파망원경임으로서 우리은하 내의 분자운, 외부은하, 우주론 등을 연구하는 데에 활용되고 있다. 천문연을 포함하여 대만 ASIAA, 중국 NAOC, 일본 NAOJ 4개 기관이 참여하고 있는 동아시아천문대(EAO, East Asian Observatory)는 2015년 3월부터 하와이 마우나케아 산에 있는 James Clerk Maxwell Telescope(JCMT)를 운영하고 있다. [참고 3] 논문 및 연구팀 ○ 논문 1 - 게재지: The Astrophysical Journal Letters  - 제목: First M87 Event Horizon Telescope Results VII: polarization of the ring - 게재일자 : 2021년 3월 24일 ○ 논문 2 - 게재지: The Astrophysical Journal Letters  - 제목: First M87 Event Horizon Telescope Results VIII: Magnetic Field Structure Near The Event Horizon - 게재일자: 2021년 3월 24일 ○ EHT 국제 공동 연구팀 - 아프리카, 아시아, 유럽, 북미와 남미로부터 모인 300명이 넘는 연구자들이 소속되어 있음 - 한국 참여자(총 10명): 김재영(한국천문연구원 선임연구원), 김종수(한국천문연구원 책임연구원·UST 교수), 변도영(한국천문연구원 책임연구원·UST 교수), 손봉원(한국천문연구원 책임연구원·UST 교수), 오정환(한국천문연구원 박사후연수원), 이상성(한국천문연구원 책임연구원·UST 교수), 정태현(한국천문연구원 선임연구원·UST 교수), 조일제(한국천문연구원·UST 박사), Xiaopeng Cheng(한국천문연구원·KRF 박사후연구원), Sascha Trippe (서울대 물리천문학부 교수) - 한국 참여기관(총 4개): 천문연, UST, 서울대, 연세대 - 외국기관에서 참여하고 있는 한국인 연구자(총 4명): 김동진 연구원 (독일 막스플랑크 전파천문연구소), 김준한 박사 (미국 애리조나대학교), 박종호 박사(대만 타이페이 천체물리연구원), 윤두수 박사 (네덜란드 암스테르담 대학교) - 참여 망원경: ALMA, APEX, the IRAM 30-meter Telescope, the IRAM NOEMA Observatory, the James Clerk Maxwell Telescope(JCMT), the Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), the Submillimeter Array(SMA), the Submillimeter Telescope(SMT), the South Pole Telescope(SPT), the Kitt Peak Telescope, and the Greenland Telescope(GLT) - EHT 컨소시엄(총 13개): the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, the University of Arizona, the University of Chicago, the East Asian Observatory, Goethe-Universität Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University, the Smithsonian Astrophysical Observatory [문의] 한국천문연구원 전파천문본부 손봉원 책임연구원 (Tel : 042-865-2173) 한국천문연구원 전파천문본부 김재영 선임연구원 (Tel : 042-865-3265)
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팽이처럼 자전하는 소행성 TC4, 요프 효과로 변화하는 과정 최초 포착  - 비주축 자전 소행성(2012 TC4)의 회전 변화 원인 세계 최초 규명 ■ 한국천문연구원(이하 ‘천문연’)과 체코 카렐대학교(Charles University) 공동 연구팀은 소행성 2012 TC4(이하 ‘TC4’)가 일반적인 소행성과 달리 특이한 비주축 자전운동*을 하는 현상을 확인하고 관측 데이터를 분석해 TC4의 자전주기가 빨라졌다는 새로운 사실을 발견했다.     *비주축 자전운동(non-principal axis rotation): 팽이가 쓰러지기 직전에 비틀거리면서 회전하듯이 자전하며 이처럼 자전축이 회전하는 세차운동이 동시에 일어나는 자전운동 □ 소행성들은 대부분 화성과 목성 궤도 사이를 공전하는 소행성대에 분포하지만, 지구 가까이 지나가는 근지구 소행성도 있다. 근지구 소행성 TC4는 지난 2012년과 2017년에 각각 지구로부터 약 95,000km, 50,000km 거리까지 접근했다. UN이 승인한 국제 가상 네트워크인 국제소행성경보네트워크(IAWN)*와 천문연은 각각 TC4 관측 캠페인을 추진했으며, 천문연이 주도하는 캠페인에는 전 세계 21개 천문대가 참여, TC4의 밝기 변화를 추적했다. 천문연-카렐대학교 공동 연구팀은 이 관측 데이터를 분석해 TC4의 3D 형상 모델을 구현했고 그 결과, 2012년부터 2017년까지 5년 사이에 TC4의 자전 속도가 18초 빨라졌다는 것을 알아냈다.     *국제소행성경보네트워크(IAWN, International Asteroid Warning Network): UN이 승인한 가상 네트워크로 근지구소행성을 발견, 추적하고, 충돌확률을 계산해 일정 수준의 위협이 예측될 경우, 경보를 발령하고 이를 UN과 회원국 정보에 알려 피해 저감대책을 강구한다. 한국에서는 천문연이 대표로 참여하고 있다. □ 소행성은 스스로 빛을 내지 않지 않고 햇빛을 일부만 반사하는 데다, 크기가 작아 직접 관측하고 연구하는 데 제약이 많다. 연구진은 TC4가 자전하며 태양빛을 반사해 나타나는 밝기의 변화를 역산해 3D 모델을 구현했고 이를 통해  TC4가 비주축 자전 소행성임을 밝혔다. 또한 소행성에 가해지는 여러 가지 내외부적 요인을 가정해 계산한 결과, TC4의 자전 상태가 달라진 주요 원인은 소행성의 태양 에너지 흡수와 재방출에 따른 요프 효과(YORP, Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii– Paddack effect) 때문이라고 밝혔다. □ TC4가 완전한 구형이며, 표면에 흡수된 태양 에너지가 모든 방향으로, 동시에 같은 세기로 재방출 된다면 문제가 없지만, TC4는 구형이 아닌, 길쭉한 타원체다. 그 결과 TC4 표면에 흡수된 태양 에너지가 방향에 따라 다른 세기로 방출되며, 이 때문에 TC4의 회전 방향이 시간에 따라 변화할 수밖에 없다.  □ 이번 연구를 주도한 천문연 이희재 박사는 “근지구 소행성의 특성과 요프 효과에 관한 연구는 지구 충돌 가능성이 높은 소행성의 정밀한 궤도를 알아내기 위해 매우 중요하다”며 “이번 연구를 통해 비주축 자전 소행성의 자전 변화를 실제로 확인했고, 이러한 천체가 어떤 물리적 변화를 겪는지 예측하는 데 활용할 수 있다”고 말했다.  □ 천문연은 비주축 자전을 하는 또 다른 소행성 아포피스(Apophis)에 대한 직접탐사 임무를 계획하고 있다. 아포피스는 2029년 4월 14일 지표면에서 3만 1천km 상공을 통과할 것으로 예상한다. 아포피스는 요프 효과보다는 지구 중력에 의한 조석력의 영향을 받아 자전 특성이 변하리라 예측된다. 연구책임자인 천문연 문홍규 박사는 “이 논문은 비주축 자전 근지구 소행성에 대해 요프 효과를 최초로 검출한 성과로, 앞으로 아포피스 탐사 임무를 기획하는 데 논문에 쓴 분석 방법을 그대로 적용할 예정이다”고 말했다.  □ 이 연구 결과는 ‘미국 천문학회 천문학 저널’(Astronomical Journal) 2021년 2월 11일자에 게재됐다.  [참고 1] 동영상 및 그림 □ 참고 동영상   - 소행성 2012 TC4의 궤도 동영상 링크: http://210.110.233.66:8081/api.link/3d_baLMMHrDeROUD-w~~.mp4     (2012년과 2017년 관측 당시의 소행성 2012 TC4의 궤도를 확인할 수 있다.)   - 소행성 2012 TC의 회전 운동 동영상 링크: http://210.110.233.66:8081/api.link/3d_baLMMHbneRecC-w~~.mp4     (2012년과 2017년 사이 2012 TC4의 회전 운동이 변화한 것을 확인할 수 있다.) □ 참고 그림 그림1. 소행성 2012 TC4의 3D 형상 모형 그림2. 소행성 2012 TC4의 2012년(완쪽)과 2017년 광도 곡선(오른쪽)  2012 TC4가 회전하면서 표면에서 반사된 빛의 밝기가 변화하는 것을 나타낸 자료이다. 파란색 점은 관측된 광도 자료를 나타내며 검은색 ‘+’는 수학적으로 계산된 광도 곡선과 관측 자료의 차이를 나타낸다. [참고 2] 용어 설명 1. 소행성 2012 TC4 2012 TC4는 2012년 미국 하와이대학 팬스타즈팀(Pan-STARRS)이 발견한 근지구  소행성이다. 크기는 15m x 8m로 추정돼 다소 작지만 2013년 2월 15일 러시아 첼랴빈스크에 상공에서 폭발한 소행성(~17m)과 비슷해 지구에 충돌할 경우 국지적으로 인명과 재산 피해를 줄 수 있다. TC4는 자전 주기가 27.8분이며 세차 주기가 8.5분으로 빠르게 회전하는 소행성이며 반사율이 높은 암석들로 이뤄진 것으로 추정된다. 2. 비주축 자전 소행성 자전과 세차를 동시에 일으켜, 마치 쓰러지기 직전에 비틀거리는 팽이처럼 자전축이 회전하는 소행성을 의미한다. 이런 천체는 비교적 최근에 충돌을 겪었거나, 몸체 일부가 떨어져 나갔거나, 지구와 같은 행성을 가까이 스치고 지나갔거나 아니면 태양 복사압을 받아 역학적 변화를 겪었다는 것을 뜻한다. 이런 천체가 어떤 원인으로 인해 그런 상태에 이르렀는지 파악하는 것은 매우 중요하다. 그러나 비주축 자전 소행성은 고정된 축 중심으로 자전하는 소행성의 운동에 비해 복잡하며 회전 특성을 알기 위해서는 다른 소행성에 비해 장기간에 걸친, 시간상으로 훨씬 촘촘하게 기록한 관측 자료가 필요하다. 따라서 이들에 관한 연구는 긴 시간과 지구상의 여러 시간대에 걸친 관측시설(망원경)은 물론, 집중적인 국제 협업이 필요해 극히 드물게 이뤄질 수밖에 없다. 3. 요프(YORP) 효과 소행성도 지구처럼 자전하기 때문에 낮과 밤이 생긴다. 대기와 물이 없는 작은 소행성은 낮 지역은 금세 뜨거워지고 반대로 밤인 지역은 금세 차가워진다. 이로 인해 소행성에서 나오는 복사 에너지도 낮과 밤에 상당한 차이가 있다. 이처럼 소행성이 방출하는 에너지의 차이는 요프 효과(YORP, Yarkovsky- O‘Keefe-Radzievskii-Paddack effect)를 일으켜 TC4의 경우처럼 그 자전 특성이 달라진다. 지구처럼 크고 무거운 행성들에 대해서는 요프 효과가 무시할 만큼 작지만, 작고 가벼운 소행성들의 경우에는 무시할 수 없다. 왜냐하면, 그 효과는 천체의 지름에 반비례하기 때문이다.    동시에, 야르콥스키 효과(Yarkovsky effect)를 통해 천체의 자전 방향에 따라 궤도장반경(타원의 긴 지름)이 커지거나 작아지기도 한다. 이 효과는 상대적으로 작지만, 소행성을 한 방향으로 조금씩 계속 밀어내 결국 궤도를 바꿀 수 있다.  [참고 3] 천문연이 주도한 2012 TC4 관측 캠페인에 참여했거나 천문연과 관측자료를 공유한 연구팀이 사용한 망원경  관측 시설 관측일 (세계시) 국가 2012 OAVdA 0.81 m 2012 10 09.9 이탈리아 Pistoiese 0.6 m 2012 10 09.9 이탈리아 Pistoiese 0.6 m 2012 10 10.0 이탈리아 MRO 2.4 m 2012 10 10.2 미국 Wise observatory 0.72 m 2012 10 10.8 이스라엘 OAVdA 0.81 m 2012 10 10.8 이탈리아 PROMPT1 0.41 m 2012 10 11.1 칠레 MRO 2.4 m 2012 10 11.1 미국 PDO 0.35 m 2012 10 11.2 미국 2017 Kitt Peak Mayall 4 m 2017 09 13.2 미국 Kitt Peak Mayall 4 m 2017 09 14.1 미국 Palomar Hale 5 m 2017 09 17.4 미국 Palomar Hale 5 m 2017 09 20.2 미국 SOAR 4.1 m 2017 10 06.2 칠레 PDO 0.35 m 2017 10 09.2 미국 MRO 2.4 m 2017 10 09.2 미국 Kiso 1.05 m 2017 10 09.5 일본 Wise observatory 0.72 m 2017 10 09.8 이스라엘 LCO-C 1 m 2017 10 10.1 칠레 LCO-A 1 m 2017 10 10.1 칠레 PDO 0.35 m 2017 10 10.2 미국 Nayoro 0.4 m 2017 10 10.4 일본 BSGC 1 m 2017 10 10.6 일본 Lulin 1 m 2017 10 10.6 대만 Kiso 1.05 m 2017 10 10.5 일본 Wise observatory 0.72 m 2017 10 10.8 이스라엘 Pistoiese 0.6 m 2017 10 10.9 이탈리아 KMTNet 1.6 m 2017 10 10.9 남아공 (천문연) Pistoiese 0.6 m 2017 10 11.0 이탈리아 USNA 0.51 m 2017 10 11.0 미국 MRO 2.4 m 2017 10 11.1 미국 PDO 0.35 m 2017 10 11.2 미국 Kiso 1.05 m 2017 10 11.5 일본 Lulin 1 m 2017 10 11.6 대만 Anan Science Center 1.13 m 2017 10 11.6 일본 Wise Observatory 0.72 m 2017 10 11.8 이스라엘 AIRA 0.38 m 2017 10 11.8 루마니아 Wildberg Observatory 0.35 m 2017 10 11.8 독일 KMTNet 1.6 m 2017 10 11.9 남아공 (천문연) MRO 2.4 m 2017 10 12.1 미국 [참고 4] 논문 ㅇ 게재지: The Astronomical Journal, 3월호 ㅇ 제목: Spin Change of Asteroid 2012 TC4 Probably by Radiation Torques ㅇ 저자   - 이희재(한국천문연구원)   - Josef Durech(Charles university, 체코)   - David Vokrouhlický(Charles university, 체코)   - Petr Pravec(Ondrejov Observatory, 체코)   - 문홍규(한국천문연구원)   - William Ryan(New Mexico Institute of Mining and Technology, 미국)   - 김명진(한국천문연구원)   - 김천휘(충북대학교)   - 최영준(한국천문연구원, 과학기술연합대학원대학교) 외 3인 ㅇ 게재 일자: 2021년 2월 11일 (온라인 게재) -문의- 한국천문연구원 우주과학본부 이희재 박사 (Tel : 042-865-2102) 한국천문연구원 우주과학본부 문홍규 박사 (Tel : 042-865-3251)
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