연구성과 이정은 교수 연구팀, ALMA, 어린 별 주변의 메탄올 메이저와 희귀 메탄올을 발견하다.

ALMA, 어린 별 주변의 메탄올 메이저와 희귀 메탄올을 발견하다 ALMA Reveals Unexpected Radio Beacons and Hidden Chemistry Around Young Stars   ❒ 연구필요성 태양과 비슷한 질량의 별이 형성되는 초기 단계에서 어떤 유기분자가 만들어지고, 이 물질이 훗날 행성 형성 물질로 이어지는지 이해하려면 여러 태아별을 같은 기준으로 비교하는 체계적인 분자 탐사가 필요하다. 특히 메탄올은 차가운 성간 먼지 얼음에서 효율적으로 형성되고, 더 복잡한 유기분자 형성의 출발점이 되는 대표적인 분자다. 그러나 희귀 동위원소 분자와 저질량 태아별에서의 메탄올 메이저처럼 약하거나 특수한 신호는 기존 관측에서 충분히 파악되지 못했다.   ❒ 연구성과/기대효과   ALMA 대형 관측 프로그램 COMPASS는 태양과 비슷한 별로 성장하는 인근 저질량 태아별 11개를 100시간 이상 관측해 화학 조성을 균일하게 비교했다. 연구진은 새롭게 확인된 302.9 GHz class I 메탄올 메이저가 조사한 태아별의 절반 이상에서 나타남을 확인했으며, 페르세우스 분자구름의 IRAS 4A2에서 모든 수소가 중수소로 치환된 메탄올을 검출했다. 이는 태아별 단계의 화학이 예상보다 풍부하고 역동적이며, 충격파를 만드는 방출류와 같은 물리 현상도 저질량 별 형성 영역에서 메탄올 메이저를 통해 추적할 수 있음을 보여준다.   ❒ Abstract Professor Jeong-Eun Lee’s team, together with the international ALMA COMPASS collaboration, has discovered widespread class I methanol masers and rare methanol species around nearby low-mass protostars, revealing that chemically rich and shock-active environments develop early in Sun-like star formation.   ❒ Journal Link  COMPASS I. Overview of the ALMA Large Program — DOI: 10.1051/0004-6361/202558725 COMPASS II. Approach to data reduction and products for line-rich broadband (sub)millimeter spectra — DOI: 10.1051/0004-6361/202558751 COMPASS III. CH₃OH isotopic fractionation in the low-mass protostar BHR71-IRS1 — DOI: 10.1051/0004-6361/202558733 COMPASS IV. Methyl cyanide isotopologues toward BHR71-IRS1 — DOI: 10.1051/0004-6361/202558748 COMPASS V. Tracing cavity walls and shocked knots with nonthermally desorbed CH₃OH in BHR71-IRS1 — DOI: 10.1051/0004-6361/202558732 COMPASS VI. Discovery of a class I methanol maser transition and its association with acetaldehyde — DOI: 10.1051/0004-6361/202558734 COMPASS VII. First interstellar detection of fully deuterated methanol — DOI: 10.1051/0004-6361/202659642   ❒ 연구의 배경 우주의 별들은 차갑고 밀도가 높은 분자구름의 중력 붕괴로 태어난다. 별이 만들어지는 동안 주변 물질은 태아별로 유입되는 동시에 강한 방출류를 내보내며, 충격파와 가열을 통해 주변의 물리·화학 환경을 빠르게 변화시킨다. 이 시기에 만들어지거나 방출된 분자들은 훗날 원시행성계원반과 행성, 혜성 등의 재료가 될 수 있기 때문에, 별 형성 초기의 화학을 이해하는 것은 태양계와 행성계 물질의 기원을 추적하는 데 중요하다. 메탄올(CH3OH)은 별 탄생 영역에서 풍부하게 발견되는 대표적인 유기분자다. 주로 차가운 성간 먼지 알갱이의 얼음 표면에서 형성된 뒤, 태아별이 주변을 가열하거나 충격파가 발생하면 기체 상태로 방출된다. 따라서 메탄올은 얼음 화학의 흔적을 보여주는 동시에, 더 큰 복합유기분자가 만들어지는 화학적 출발점이 된다.   ❒ ALMA COMPASS 국제 공동 연구 프로젝트 이번 연구는 ALMA 대형 관측 프로그램 COMPASS(Complex Organic Molecules in Protostars with ALMA Spectral Surveys)의 초기 성과를 종합한 것이다. COMPASS는 이정은 서울대학교 물리천문학부 교수가 공동책임연구자로 이끌고 있으며, 한국·일본·대만을 포함한 동아시아와 유럽, 북미의 연구자들이 참여하는 국제 공동연구다. COMPASS는 태양과 비슷한 별로 성장하는 인근 저질량 원시성 11개를 대상으로 100시간 이상의 ALMA 관측을 수행했다. ALMA의 높은 감도와 넓은 주파수 범위를 활용하면 매우 약한 분자의 “지문”을 검출하고, 각 분자가 태아별 주변에 어떻게 분포하는지를 태양계 규모에 가까운 공간 해상도로 지도화할 수 있다. 동일한 관측 전략으로 여러 천체를 조사함으로써, 개별 천체나 특정 분자에 집중했던 기존 연구보다 태아별마다 화학 조성이 어떻게 달라지고 진화하는지를 직접 비교할 수 있다.   ❒ 저질량 태아별에서의 메탄올 메이저 COMPASS의 주요 발견 가운데 하나는 메탄올 메이저가 저질량 태아별 주변에서 기존에 생각했던 것보다 훨씬 흔하다는 사실이다. 메이저(maser)는, 일상에서 사용되는 레이저와 같이, 특정한 물리 조건에서 분자가 전파를 증폭해 매우 밝고 좁은 방출선을 만드는 자연 발생 전파 증폭 현상이다. 지금까지 메탄올 메이저 연구는 주로 고질량 별 탄생 영역에 집중되어 왔으며, 태양과 비슷한 질량의 별이 형성되는 저질량 태아별에서는 드문 현상으로 여겨졌다. 서울대학교 정재홍 연구원이 주도한 연구에서는 302.9 GHz의 새로운 class I 메탄올 메이저 천이선을 확인했고, COMPASS가 조사한 11개 원시성 가운데 7개에서 이 메이저를 검출했다. 주변의 중간질량 태아별 방출류의 영향을 받을 가능성이 있는 한 태아별을 제외하더라도 저질량 원시성 10개 가운데 6개에서 검출되어 약 60%의 높은 검출률을 보였다. 메이저 방출은 일반적인 열적 메탄올 방출과 함께 가스 방출류 동공의 벽과 활 모양 충격파 부근에 나타났지만, 더 작고 매듭 같은 구조에 집중되는 경향을 보였다. 이는 302.9 GHz 메탄올 메이저가 저질량 태아별에서도 충격파와 가스 방출류의 위치를 추적하는 새로운 관측 도구로 활용될 수 있음을 뜻한다.   ❒ 완전 중수소화 메탄올의 검출 또 다른 COMPASS의 주요 성과는 페르세우스 분자구름의 젊은 원시성 IRAS 4A2에서 완전 중수소화 메탄올(CD3OD)을 검출한 것이다. CD3OD는 메탄올의 보통 수소 원자가 모두 더 무거운 동위원소인 중수소로 치환된 매우 희귀한 형태다. 우주에서 중수소는 보통 수소보다 훨씬 희귀하기 때문에 CD3OD의 검출은 매우 어렵다. 이번 관측은 별과 행성이 완전히 형성되기 전, 차가운 먼지 얼음 표면에서 일어나는 화학반응만으로도 이처럼 희귀한 분자 형태가 효율적으로 만들어질 수 있음을 보여준다.   ❒ 연구의 의미와 향후 계획 이정은 서울대학교 물리천문학부 교수는 “이번 결과는 별 형성의 가장 초기 단계부터 주변 환경이 이미 매우 풍부한 화학을 가지고 있음을 보여준다”며 “ALMA를 이용하면 매우 약하거나 희귀하고, 수많은 분자선 사이에 숨어 있는 신호까지 찾아낼 수 있다. COMPASS를 통해 행성이 태어나기 이전에 화학적 복잡성이 어떻게 만들어지는지 구체적으로 보기 시작했다”고 설명했다. COMPASS의 첫 7편의 연구는 희귀 동위원소 분자와 메이저뿐 아니라, 젊은 별 주변의 화학 환경이 기존에 알려진 것보다 다양하고 역동적이라는 점을 보여준다. 연구팀은 앞으로 11개 태아별의 전체 자료를 계속 분석하여, 태아별 주변의 화학적 다양성이 태어난 분자구름 환경에서 물려받은 것인지, 아니면 별과 행성 형성 과정에서 새롭게 만들어지는 것인지 규명할 계획이다.   ❒ 연구결과 COMPASS I–VII, Astronomy & Astrophysics (2026) ALMA COMPASS는 11개의 저질량 태아별을 동일한 방식으로 관측해 초기 별 형성 단계의 화학을 체계적으로 비교했다. 그 결과 302.9 GHz의 새로운 class I 메탄올 메이저가 저질량 태아별에서도 높은 비율로 나타남을 확인하고, IRAS 4A2에서 완전 중수소화 메탄올(CD3OD)을 검출했다. 이 성과는 태아별 주변의 화학이 예상보다 풍부하며, 희귀 분자와 메이저가 별 형성의 물리·화학 과정을 추적하는 새로운 관측 수단이 될 수 있음을 보여준다.   ❒ 용어설명 • 태아별: 완전히 탄생하여 하기 전, 주변의 기체와 먼지를 끌어모아 자라고 있는 어린 별 • Class I 메탄올 메이저: 주로 충돌과 충격파에 의해 높은 에너지 상태로 들뜬 메탄올 분자가 만드는 강한 전파 증폭 방출. 별 주변의 방출류와 충격파 영역을 추적하는 데 유용하다. • 중수소: 보통 수소보다 중성자가 하나 더 있는 무거운 수소 동위원소. 차가운 성간 화학의 이력을 추적하는 지표로 활용된다. • 복합유기분자: 천문화학에서 보통 탄소를 포함하고 6개 이상의 원자로 이루어진 비교적 복잡한 유기분자를 뜻한다.   ❒ 그림설명   태아별 방출류의 충격파에 의해 발생하는 메탄올 메이저 방출. 기체상 메탄올의 열적 방출(보라색)은 원시성의 가스 유출을 넓게 따라 분포하며, 메탄올 메이저 방출(파란색)은 가스 유출 공동의 벽과 활 모양의 충격파에서 열적 메탄올과 공간적으로 연관되어 나타난다. 다만 메이저는 더 작고 매듭 같은 구조에 집중된다.   ❒ 연구진   성명: 이정은 (COMPASS 공동연구책임자) 소속: 서울대학교 물리천문학부(천문학전공)교수 연락처: 02-880-6623, lee.jeongeun@snu.ac.kr 성명: 정재홍 (공동연구자) 소속: 서울대학교 물리·천문학부(천문학전공) 박사과정 연구원 연락처: mre942@snu.ac.kr 성명: 윤형식 (공동연구자) 소속: 서울대학교 물리·천문학부(천문학전공) 박사후 연구원 연락처: yun.hyeongsik@snu.ac.kr 성명: 김철환 (공동연구자) 소속: 서울대학교 물리·천문학부(천문학) 박사과정 연구원 연락처: chkim9407@snu.ac.kr   ❒ 관련기사 "별 탄생 초기 환경, 생각보다 복잡하다"…세계 최대 전파망원경으로 확인, [출처: 동아사이언스, 26/10/8] "젊은 별 주변 화학 환경, 알려진 것보다 다양하고 역동적 [출처: 아이뉴스24, 26/10/8]      

2026-10-08

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새소식 물리‧천문학부 이정은 교수, ‘대한민국 과학기술인상’ 10월 수상자 선정

물리·천문학부 이정은 교수   서울대학교 물리천문학부 이정은 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 선정하는 ‘대한민국 과학기술인상’ 2026년 10월 수상자로 선정되었다. 대한민국 과학기술인상은 최근 3년간 독창적인 연구 성과로 과학기술 발전에 기여한 연구자를 매월 1명 선정해 과기정통부 부총리상과 상금 1천만 원을 수여하는 상으로, 올해부터 기존 '이달의 과학기술인상'에서 명칭을 격상해 운영하고 있다. 과기정통부와 연구재단은 세계우주주간(10.4~10.10)을 맞아 별과 행성의 기원을 밝히는 데 이바지한 이정은 교수를 수상자로 선정했다. 이정은 교수 연구팀은 약 1.5년 주기로 밝기가 변하는 원시별 'EC 53'에 특성을 포착해, 천체를 한 번만 관측하는 기존 방식 대신 폭발 전후를 각각 관측하는 '시간 영역 기반 분광 관측' 방식을 도입했다. 이를 통해 NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST) 관측으로, 원시별로 유입되는 물질이 급증하는 '간헐적 강착 폭발' 시기에만 결정질 규산염이 새롭게 형성된다는 사실을 세계 최초로 직접 관측했다. 결정질 규산염은 약 1,000K(730℃) 이상의 고온에서만 만들어지는 물질인데도 태양계 외곽의 차가운 혜성에서 발견되어, 그 원인이 천문학계의 오랜 난제로 남아 있었다.  연구팀은 여기에 JWST와 칠레 ALMA 전파망원경의 관측 데이터를 결합 분석해, 고온에서 형성된 결정이 '원반 바람'을 타고 차가운 혜성 형성 영역까지 운반되는 이동 메커니즘도 규명했다. 이번 성과는 약 46억 년 전 초기 태양계에서도 유사한 과정이 일어났음을 시사하며, 지구를 포함한 행성 구성 물질의 기원과 변화 과정을 이해하는 결정적 단서를 제공했다. 해당 성과는 지난 2026년 1월 국제학술지 『네이처(Nature)』에 게재되었으며, NASA 공식 보도를 통해 전 세계에 소개되기도 했다. 이번 국제공동연구를 기획·주도한 이정은 교수는 별과 행성 형성, 성간물질 분야의 권위자로, JWST 심사위원 활동 등을 통해 세계적 학술 리더십을 보여주며 대한민국 기초과학의 연구 저변을 넓혀 왔다.  이정은 교수는 "이번 연구는 국내 연구진이 주도한 국제 연구로, 천문학계의 오랜 난제였던 초기 태양계 물질 변화의 전모를 밝혔다는데 의미가 깊다”라며, “앞으로도 별과 행성, 나아가 생명의 재료가 우주에서 어떻게 탄생하고 연결되는지를 지속해서 연구하고 싶다”라고 소감을 밝혔다. (출처: 과학기술정보통신부 보도자료, 2026. 10. 7.) ❒ 관련기사 대한민국 과학기술인상 10월 수상자에 이정은 서울대 교수 [대학지성, 26/10/7] “지구 빚은 물질, 어디서 왔나”…어린 별에서 찾은 기원 단서 [서울경제신문, 26/10/7] “10월 대한민국 과학기술인상에 이정은…초기 태양계 및 행성 형성 규명 [동아사이언스, 26/10/7]    

2026-10-07

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새소식 Masateru Ishiguro 교수, 2026년도 자연과학대학 우수강의상 수상

(왼쪽)자연과학대학 오병권 학장, (오른쪽) 물리천문학부 Masateru Ishiguro 교수   물리천문학부 천문학전공 Masateru Ishiguro 교수가 < 2026년도 자연과학대학 우수강의상> 을 수상하였습니다. '우수강의상’ 은 전달력이 뛰어난 훌륭한 강의를 통해 수강생들의 학구열을 고취시키고 학업 성취도를 향상시킨 서울대학교 자연과학대학 교원에게 수여 되는 상으로 시상식은 지난 9월 11일 28동에서 열렸으며,  5명의 수상자가 선정되었습니다. 수상자 선정은 전임 또는 비전임 교원을 대상으로 최근 2개 학기 동안 강의한 자연과학대학 개설 교과목 1강좌에 해당하는 강의 평가 자료를 근거하여 각 학부(과), 학생회에서 추천하였으며, ‘강의 질 개선 노력’ 및 새로운 형태의 강의법 활용 등을 종합적으로 고려하여 최종 수상자로 선정됩니다.    

2026-09-20

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새소식 김창석 박사과정 졸업생, 2026학년도 1학기 자연과학대학 최우수박사학위논문상 수상자 선정

2026학년도 1학기 자연과학대학 최우수박사학위논문상 수상자   우리전공 김창석 박사과정 졸업생(지도교수: 우종학)이 2026학년도 1학기 자연과학대학 최우수박사학위논문상 수상자로 선정되었습니다. 시상식은 지난 8월 28일(금) 자연과학대학 대회의실에서 진행되었으며, 자연과학대학은 박사학위 취득자 가운데 우수논문 제출자를 학기당 10명 내외로 선정해 수상자에게 상금 200만원과 상패를 수여하고 있습니다.     

2026-09-08

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새소식 박사과정 강건우 학생, 국제학회 최고 학생발표상 'Kerr Prize' 수상

(왼쪽) 로이 커 뉴질랜드 캔터베리 대학교 석좌교수  (오른쪽) 물리천문학부 천문학전공 박사과정 강건우 학생     물리천문학부 천문학전공 박사과정 강건우 학생 (지도교수: 이정훈)이 2026년 7월 5일~9일에 뉴질랜드 크라이스트처치에서 개최된 '2026 국제 우주론/천체입자물리 심포지엄 (International Symposium on Cosmology and Astroparticle Physics 2026) 및 제 13회 오스트랄라시아 일반상대성 및 중력 학술대회 (13th Australasian Conference on General Relativity and Gravitation)' 에서 Kerr Prize를 수상하였다.  Kerr Prize는 학회 조직위원회가 투표를 통해 가장 우수한 연구성과를 발표한 연구자에게 수여되는 최고 학생발표상으로, 올해는 단 두 명의 학생에게만 수여되었으며 수상자에게는 상장과 상금이 함께 수여되었다. 강건우 학생이 발표한 강연 제목은 "Void Asymmetry Distributions as a Probe of Cosmic Inflation" 이며, 그 내용은 보이드 은하의 vortical motion을 이용하여 우주 초기 물리, 그 중에서도 특히 인플레이션 시나리오를 구분할 수 있는 running of the spectral index의 값을 제한하는 알고리즘을 개발한 연구 성과에 대한 것이다.    

2026-07-23

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