연구성과 임명신 교수 연구팀, 한국 망원경으로 만든 남반구 하늘 지도, 전 세계에 공개

한국 망원경으로 만든 남반구 하늘 지도, 전 세계에 공개: KS41 하늘 지도, 국제 데이터센터 통해 공개…돌발천체 연구 핵심 자료로 활용   □ 연구필요성 최근 중력파2와 빛으로 동시에 천체를 연구하는 다중신호 천문학3이 활발해지면서, 세계 천문학자들은 중력파 사건의 빛 신호를 찾기 위한 노력을 크게 기울이고 있다. 그러나 남반구 하늘에서는 중력파 사건의 빛 신호에 해당하는 돌발천체4를 식별하기 위한 균일하고 깊은 기준영상5 (reference image)이 부족하였다. 기존 탐사들은 넓지만 얕거나, 깊지만 불균일한 한계를 가지고 있어 다중신호 천문학 연구 활용에 제약이 있었다. □ 연구성과/기대효과 서울대학교 임명신 교수 연구팀은 한국천문연구원의 외계행성탐색시스템 (KMTNet6)을 활용하여 남반구 하늘을 균일하고 연속적으로 덮는 KS4 탐사자료를 구축하였다. 이를 통해 돌발천체 탐사에 적절한 균일성과 적절한 깊이를 갖는 영상자료를 동시에 확보하여, 약 2억 개 이상의 천체목록 및 고품질 영상을 생성하는 데 성공하였다. 그리고 이번에 이러한 자료를 세계 천문학자들과 공유하기 위해 주요 국제 데이터센터(NOIRLab Astro Data Lab7, CDS8)를 통해 공개하였다. 우리나라 지상망원경으로 생성된 대규모 천문 관측자료가 국제 데이터센터를 통해 공개되는 것은 이번이 처음이다.   이번에 공개된 KS4 자료는 앞으로 중력파 대응 광학 대응체 탐색이나 LSST9 시대 돌발천체 연구에서 핵심 기준영상으로 활용될 것으로 기대된다. 또한 해외 천문학자들이 한국이 생성한 천문자료를 이용하여 천문학 연구를 할 수 있게 제공함으로써 한국 천문학의 국제적 위상을 높이는 계기가 되었다. □ Abstract Professor Myungshin Im’s research team released the data obtained though the KS4 survey (KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky), conducted with KMTNet, which provides a uniform and deep optical map of the southern sky. The dataset includes over 200 million sources and four band (B, V, R, and I) images and is publicly released via key international astronomical data centers. It will serve as a key reference for identifying transient events in the LSST era. □ 연구추친배경, 기대효과 We present the first public data release (DR1) of the KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky (KS4). This deep, wide-field imaging survey covers a southern footprint of −85 degree < Decl. < −28.8 degree in the B, V , R, and I bands using a network of three 1.6-m telescopes. Although primarily designed to secure reference imaging for gravitational wave counterpart identification, DR1 delivers science-ready data for ∼4,000 deg2 to enable a broad range of astrophysical research. The release includes deep co-added images reaching median 5σ depths of 22.0─23.5 AB mag. It is accompanied by two source catalogs containing over 200 million sources with SNR > 5: an I-band-selected forced-photometry catalog optimized for consistent colors, and a band-merged catalog offering enhanced completeness. Validation demonstrates robust data quality, characterized by mean astrometric offsets of +0.054 ± 0.129 arcsec in RA and −0.015 ± 0.120 arcsec in Dec relative to Gaia DR3. Photometric uniformity for point sources is maintained within ±0.03 mag relative to Gaia XP for 97.5─99.8% of the footprint across all four bands. A key advantage of KS4 is its uniform and contiguous spatial coverage. It extends to fainter magnitudes than other uniform surveys while filling irregular gaps in existing deep datasets. All data products are publicly available via the CDS and NOIRLab's Astro Data Lab. □ Journal Link 1. KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky III: The First Data Release / Journal of the Korean Astronomical Society(SCIE 저널), vol. 59, pp. 179  https://jkas.kas.org/journal/article.php?code=97201&list.php?m=1 2. KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky II: Data Reduction and Real-Time Transient Detection Pipeline  / Journal of the Korean Astronomical Society(SCIE 저널), vol. 59, pp. 157  https://jkas.kas.org/journal/article.php?code=97200&list.php?m=1 □  연구내용  ❒ 서울대학교 연구팀은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 과학난제도전융합연구개발사업 중력파우주연구단(연구책임자: 서울대학교 이형목 교수) 사업 일환으로 수행한 남반구 하늘 천체탐사 관측 프로젝트 KS4의 관측자료를 국제 데이터센터를 통해 전 세계에 공개하였다.   ❍  서울대학교 연구팀은 한국천문연구원이 운영하는 외계행성탐색시스템(KMTNet)을 활용하여 남반구 하늘 천체 탐사관측인 ‘KS4(KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky)’ 탐사를 2019년 11월부터 수행하였다.  ❍  연구팀은 KMTNet의 칠레(CTIO), 남아공(SAAO), 호주(SSO)에 위치한 3개 망원경을 이용하여 600일 이상 관측을 수행하고, 남반구 하늘을 균일하게 촬영하였다.  ❍  연구팀은 서울대 자체 개발 데이터 처리 파이프라인을 통해 원시 데이터를 과학적 품질로 가공하여 2억 개 이상의 천체 목록과 고품질 영상 지도를 구축하였다.  ❍  연구팀은 해당 자료를 미국 NOIRLab의 Astro Data Lab과 프랑스 CDS를 통해 공개되어 전 세계 연구자가 자유롭게 활용할 수 있게 하였다. ❒ 이번에 공개된 KS4 자료는 중력파 천체 등 남반구 하늘 돌발천체 연구에 핵심적으로 활용 가능할 정도로 우수하다.  ❍  KS4는 기존 탐사와 달리 (1) 균일한 하늘 커버리지, (2) 돌발천체 탐색에 적합한 깊이를 동시에 확보한 것이 장점이다.  ❍  또한 KS4는 기존 타 탐사관측에서 활용하는 특수 필터와는 달리 전통적으로 천문학 연구에 많이 활용되어 오던 B, V, R, I라고 하는 천체 관측용 필터로 하늘을 관측하였기 때문에 해당 필터를 장착한 여러 천문대의 기준 영상으로 활용이 가능하다.  ❍  이번에 공개된 첫 번째 데이터(DR1, Data Release 1)는 2019년 11월부터 2023년 12월까지 관측한 자료로, 약 4,000 평방도의 하늘을 커버한다. 약 4,000 평방도는 보름달 20,000개 정도가 들어가는 정도의 매우 넓은 영역이다  ❍  영상의 깊이를 나타내는 수치인 5σ 한계 등급은 B밴드 22.7, V밴드 22.6, R밴드 22.8, I밴드 22.1 등급이다. 이는 1억 광년 정도 거리에 나타난 중력파 사건의 빛 신호(킬로노바)를 충분히 포착할 수 있는 수준이다. □ 연구결과 ❒ KS4 자료는 시간영역 천문학 중력파 대응 관측 차세대 대형 관측 프로젝트(LSST 등) 에서 필수적인 기준자료로 자리잡아 국제 관측 천문학 연구에 크게 기여할 것으로 기대된다.  ❍  KS4 자료는 기존 해외 탐사 관측이 놓친 남반구 하늘의 빈틈을 메우는 기준영상 데이터셋으로, 향후 중력파 및 다양한 천문 현상의 광학 대응체 탐색에 핵심적으로 활용될 전망이다. ❒ 이번 연구는 우리나라가 천문학 관측자료의 ‘소비자’에서 벗어나 ‘생산자 겸 공급자’가 되어 세계의 천문학 연구에 공헌한 사례라는 점에서 의미가 크다.  ❍  기존 우리나라 관측 천문학 연구는 해외의 대규모 탐사 관측자료나 제임스웹 우주망원경, 허블우주망원경 등이 제공하는 관측자료를 활용하거나 해외기관 보유 관측시설을 이용한 자료 획득에 크게 의존해 왔다.  ❍  이번 KS4 자료 공개는 우리 천문학자가 대한민국의 지상망원경으로 획득한 대규모 관측자료를 국제 데이터센터를 통해 공개하는 첫 사례이다.  ❍  이번 보도자료와 발맞추어 한국천문연구원, 프랑스 데이터센터인 CDS에서도 KS4 소개 보도자료가 동시 공개될 예정이다. < 영상자료 > KS4 영상은 프랑스 스트라스부르 천문데이터센터(CDS)를 통해 HiPS (Hierarchical Progressive Survey) 형식으로 제공된다. HiPS는 방대한 천문 영상을 다해상도 타일 구조로 재구성하여, 이용자가 하늘 전체를 조감하다가 관심 영역을 점차 확대하면 자동으로 더 높은 해상도의 영상이 불러와지는 방식이다. 별도의 소프트웨어 설치 없이 웹 브라우저에서 남반구 하늘의 BVI 컬러 영상과 개별 밴드(BVRI) 영상을 자유롭게 탐색할 수 있다. 이 영상은 Aladin Desktop, Aladin Lite (CDS), ESAsky (ESA) 등 주요 천문 데이터 탐색도구에서 바로 열람할 수 있다. · BVI 컬러 영상: https://alasky.cds.unistra.fr/KS4/DR1/SNU_P_KS4_DR1_colorBVI/ · B밴드: https://alasky.cds.unistra.fr/KS4/DR1/SNU_P_KS4_DR1_B/ · V밴드: https://alasky.cds.unistra.fr/KS4/DR1/SNU_P_KS4_DR1_V/ · R밴드: https://alasky.cds.unistra.fr/KS4/DR1/SNU_P_KS4_DR1_R/ · I밴드: https://alasky.cds.unistra.fr/KS4/DR1/SNU_P_KS4_DR1_I/ < 천체목록 >  2억 개 이상의 천체 정보가 담긴 두 종류의 목록은 미국 NSF NOIRLab의 Astro Data Lab에서 제공된다. 첫 번째는 I밴드 영상에서 검출한 천체 위치를 기준으로 나머지 B, V, R 밴드의 밝기를 동일 위치에서 측정한 강제측광 목록(약 2억 2,800만 천체)이다. 두 번째는 각 밴드에서 독립적으로 검출한 천체를 하나로 합친 밴드병합 목록(약 2억 8,000만 천체)으로, I밴드에서 어두운 푸른 천체 등도 포함되어 더 많은 천체를 담고 있다. 이용자는 데이터베이스 검색 언어인 SQL(Structured Query Language)을 활용해 원하는 조건의 천체만을 선별·조회할 수 있다. 특히 가이아(Gaia DR3), 올와이즈(ALLWISE) 등 주요 광학 및 적외선 관측 목록과 미리 대조를 마친 통합 테이블도 함께 제공된다. · Astro Data Lab: https://datalab.noirlab.edu/data/ks4 · I밴드기준 목록: https://datalab.noirlab.edu/data-explorer?showTable=ks4_dr1.idual_master · 밴드병합 목록: https://datalab.noirlab.edu/data-explorer?showTable=ks4_dr1.single_master 밴드병합 목록은 CDS VizieR 서비스를 통해서도 검색·다운로드할 수 있다. · CDS VizieR: https://vizier.cds.unistra.fr/ □ 용어설명 1. KS4: KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky의 약자로 서울대 연구팀의 주도로 KMTNet 망원경을 사용하여 남반구 하늘 영상자료를 얻는 대규모 탐사 관측 프로젝트 2. 중력파: 중력이 매우 큰 천체가 움직일 때 시공간이 출렁인 것이 빛의 속도로 퍼져 나가는 파동을 말함  3. 다중신호 천문학: 기존 천문학에서는 천체에서 나온 빛을 관측하여 연구하였으나, 빛 외에도 중력파, 중성미자 등 천체에서 나오는 다른 신호를 사용하여 다각적으로 천체 현상을 연구하는 연구. 2017년 8월 중성자별 병합으로 발생한 중력파와 빛 신호르 동시 포착하는 데 성공하면서 다중신호 천문학 연구가 본격적으로 시작되었음   4. 돌발천체(Transient): 초신성, 감마선폭발, 중력파 대응체 등 짧은 시간에 나타났다 사라지는 천체 5. 기준영상(Reference Image): 새로운 천체를 식별하기 위해 기존 하늘 상태를 기록한 영상 6. KMTNet: 3개 대륙에 설치된 동일 망원경 시스템으로 24시간 연속 관측이 가능한 외계행성 탐색망 7. NOIRLab 및 Astro Data Lab: 미국 국립과학재단(NSF) 산하 국립 광학·적외선 천문학연구소. Astro Data Lab은 NOIRLab 산하 커뮤니티 과학·데이터센터(Community Science & Data Center, CSDC)가 운영하는 데이터 플랫폼 8. CDS: 스트라스부르대학교·프랑스국립과학연구원(Centre National de la Recherche Scientifique, 이하 CNRS) 산하 스트라스부르 천문데이터센터(Centre de Données astronomiques de Strasbourg) 9. LSST: Legacy Survey of Space and Time의 약자로 미국 주도로 최근 칠레에 새로인 건설된 베라 루빈 천문대를 이용하여 남반구 하늘을 탐사하는 차세대 탐사 관측 프로젝트. 우리나라 천문학자들 일부도 이 탐사 관측자료 접근 권한을 가짐   □ 그림설명 고해상그림 및 자료 링크: https://drive.google.com/drive/folders/1no4_V-BPjAVaEcGnKs3RcZKMcqppL8FP 그림 1. 타원 은하 NGC 4696과 그 주변 은하들의 모임인 센타우루스 자리 은하단의 KS4 영상. KS4의 넓은 시야각 덕분에 다수의 밀집된 은하단 환경과 밝은 중심 은하의 모습을 한 장의 영상에 손쉽게 담을 수 있다. [시야각 1.31 deg x 0.71 deg, BVI-band를 합성하여 컬러 영상 작성 및 보정, Credit: 장서원/정만근(서울대)]   그림 2. 나선은하 NGC2442의 모습. KS4의 높은 해상도 덕분에 비대칭적으로 휘어진 나선팔 구조와 성간 기체 암흑대 분포의 모습을 확인할 수 있다. [시야각 21.1 arcmin x 11.5 arcmin, BVI-band를 합성하여 컬러 영상 작성 및 보정, Credit: 장서원/정만근(서울대)]   그림 3. 원반형 은하 NGC 5292의 모습. 안정된 원반 구조와 주변 은하들의 분포를 확인할 수 있다. [시야각 9.42 arcmin x 5.15 arcmin, BVI-band를 합성하여 컬러 영상 작성 및 보정, Credit: 장서원/정만근(서울대)]   그림 4. 아벨 은하단 Abell 3574에 속한 합병 중인 은하 NGC 5291와 NGC 5291B의 모습(중심). NGC 5291의 아래위로 활 모양으로 지나가는 푸른색 작은 천체들로 이루어진 구조는 과거 이 은하가 다른 은하와 합병하는 과정에서 조석 작용으로 새로이 탄생한 조석 왜소은하(tidal dwarf galaxy)이다. [시야각 18.4 arcmin x 10.1 arcmin, BVI-band를 합성하여 컬러 영상 작성 및 보정, Credit: 장서원/정만근(서울대)]   그림 5. 우리은하 면에 가까운 영역의 관측 영상. 우리은하에 속한 수많은 별이 화면을 가득 채우고 있으며, 그 사이로 배경에 은하와 다양한 천체들이 함께 포착되어 있다. [시야각 1.42 deg x 0.83 deg, BVI-band를 합성하여 컬러 영상 작성 및 보정, Credit: 장서원/정만근(서울대)]   그림 6. KS4 탐사 영역을 보여주는 남반구 하늘 지도. 이번에 전 세계 천문학계에 공개되는 영역(붉은색)과 현재까지 관측이 완료된 전체 탐사 구역(회색)을 보여준다. 지도의 중심은 남천구극(South Celestial Pole)점이며, 우리은하의 이웃 은하인 대마젤란은하와 소마젤란은하를 포함해, 적위 -30도 이하의 하늘을 촘촘하게 훑으며 관측하고 있음을 확인할 수 있다. [Credit: 장서원/정만근(서울대)]        그림 7: KS4 및 타 탐사 관측 영상의 비교(그림 1의 센타우루스 은하단 일부 영역 확대하여 비교). KS4 영상(a)은 스카이맵퍼 영상(b)보다 더 깊으며, 레거시 서베이 영상(c)에서 많이 보이는 검은색 직사각형 영역과 같은 관측 영역이 비어 있는 부분이 없어 돌발천체를 찾기 위한 기준 영상으로 활용도가 높을 것으로 예상한다. [Credit: 장서원/정만근(서울대)] □ 연구진 ○ 성명: 임명신 ○ 소속: 서울대학교 물리천문학부 교수 ○ 연락처: 02-880-6585, m_im@snu.ac.kr   ○ 성명: 장서원 ○ 소속: 서울대학교 물리천문학부 연구부교수 ○ 연락처: 010-6556-7229, seowon.chang@snu.ac.kr ○ 성명: 정만근 ○ 소속: 서울대학교 물리천문학부 박사과정 연구원 ○ 연락처: 010-6779-9220, jmk5040@snu.ac.kr   □ 연구이야기  ❍ KMTNet은 칠레, 남아공, 호주라는 서로 다른 세 나라에 위치한 망원경 시스템이다. 이 독특한 지리적 이점 덕분에 24시간 연속 관측이 가능하며, 갑작스레 나타나는 돌발천체와 같은 천문현상이 어떤 시각에 발생하더라도 신속하게 대응할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 다만 이러한 장점은 실시간으로 획득한 자료를 즉시 분석할 수 있는 준비를 갖추었을 때만 실질적인 가치를 발휘한다. 이를 위해 남반구의 모든 영역을 사전에 탐사하여 돌발 천체를 식별할 수 있는 밤하늘의 지도를 구축하고자 하였고, 그 결과 시작된 프로젝트가 KMTNet 남반구 전천 탐사 관측인 KS4이다.   ❍ 가장 큰 어려움은 방대한 자료의 품질 균질성을 확보하는 일이었다. 수년간 축적된 관측자료를 천문학 연구에 활용 가능한 형태로 만들기 위해서는 균일한 자료 처리와 보정 작업이 필수적이었다. KMTNet 관측자료는 여러 연구원이 각기 다른 방식으로 처리해 왔기 때문에, 이들 방식의 장점들을 하나의 일관된 처리 과정으로 통합하고, 최종적으로 고품질의 자료를 보장하기 위한 검증 과정을 여러 차례 반복해야 했다. 또한 수백 테라바이트에 이르는 대규모 자료를 처리하기 위해 자료 분석 과정과 저장 방식을 효율화하는 작업에도 큰 노력이 필요하였다.         ❍  또 다른 어려움은 대규모 자료를 효과적으로 공개할 방식을 찾는 일이었다. 국제 데이터센터들은 기본적으로 자국에서 생산한 자료를 보관·유지하는 역할을 수행하기 때문에, 해외 연구팀이 생산한 자료를 수록하기 위해서는 자료의 품질과 활용 가치를 입증하는 추가적인 노력이 필요하였다. 연구팀은 NOIRLab Astro Data Lab 및 CDS와의 긴밀한 협업을 통해 이러한 과제를 해결하였으며, 그 결과 KS4 DR1은 한국 지상망원경 자료로는 최초로 주요 국제 데이터센터를 통해 공개되는 성과를 이루게 되었다.   □ 관련기사 韓 망원경 관측 ‘남반구 하늘’ 천체지도…전 세계 무료 공개 [출처: 헤럴드경제, 26/4/29] KMTNet 관측 남반구 2억개 천체목록 전 세계 공개…'천문데이터 공급국' 전환 [출처: 전자신문, 26/4/29] 한국 망원경 데이터 남반구 우주 관측 '기준 영상'으로 [출처: 동아사이언스, 26/4/29] 韓 망원경으로 관측한 ‘남반구 하늘’ 천체지도, 전세계 공개 [서울경제, 26/4/29]

2026-04-30

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연구성과 이정은 교수 연구팀, ALMA, 태아별의 각운동량 방출 현장 최초 포착하다.

ALMA, 태아별의 각운동량 방출 현장 최초 포착하다. - 원반 자기 바람에 의한 태아별 성장 메커니즘 규명 -     □ 연구필요성 별은 우주에서 자연스럽게 만들어지는 것처럼 보이지만, 사실 그 탄생 과정에는 풀리지 않은 오랜 난제가 존재한다. 바로 ‘각운동량 문제’다. 별은 회전하는 거대한 기체 구름이 중력에 의해 수축하면서 형성되는데, 이때 구름이 작아질수록 회전 속도는 점점 빨라진다. 마치 피겨 선수가 팔을 모을수록 더 빠르게 도는 것과 같은 원리다. 문제는 이렇게 빨라진 회전이 원심력을 크게 만들어, 물질이 중심으로 더 이상 떨어지지 못하게 막는다는 점이다. 이론대로라면 별은 쉽게 만들어지기 어려워 보인다. 그럼에도 불구하고 우주에는 수많은 별이 존재한다. 이는 어딘가에서 회전을 효과적으로 줄여주는 과정이 반드시 작동하고 있음을 의미하고, 이 과정을 이해하는 것이 별탄생 연구의 가장 중요한 주제 중 하나다. □ 연구성과/기대효과 서울대학교 연구진이 중심이 된 국제 공동연구팀은 이 수수께끼를 푸는 결정적인 단서를 찾아냈다. 연구진은 세계 최고 전파간섭계 망원경 ALMA를 이용해 매우 어린 태아별 ‘HOPS 358’을 관측했고, 그 주변에서 물질이 바깥으로 흘러나가면서 동시에 회전하고 있는 모습을 포착했다. 이 흐름은 단순한 기체 분출이 아니라, 태아별을 둘러싼 원반에서 직접 방출된 ‘바람’이라는 점이 핵심이다. 더욱 중요한 것은 이 바람이 원반과 같은 방향으로 회전하고 있었다는 사실이다. 이는 기체가 외부 충격이나 제트에 의해 밀려난 것이 아니라, 원반 자체에서 자기장에 의해 직접 발사되었음을 보여주는 명확한 증거다. 이번 연구는 이러한 현상이 바로 ‘자기유체역학 원반풍’이라는 메커니즘에 의해 발생한다는 것을 입증했다. 자기장은 원반에 연결된 채 회전하면서, 마치 새총처럼 물질을 바깥으로 튕겨내고 동시에 각운동량을 제거한다. 이렇게 회전을 잃은 원반에 남아 있는 물질은 중심 별로 계속 떨어질 수 있게 되고, 결국 별이 성장할 수 있는 조건이 마련된다. 연구진은 이번 발견이 단순히 별 하나의 형성 과정을 설명하는 데 그치지 않고, 태양계와 같은 행성계가 어떤 환경에서 시작되는지를 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공할 것으로 기대하고 있다. □ Journal Link: Nature Communications (DOI : 10.1038/s41467-026-71142-3)   □ 연구의 배경 별은 우주 공간에 퍼져 있는 기체와 먼지로 이루어진 거대한 구름이 중력에 의해 수축하면서 형성된다. 그러나 이 과정은 생각보다 단순하지 않다. 처음에 느리게 회전하던 구름은 점점 크기가 줄어들면서 회전 속도가 급격히 빨라지게 된다. 이는 피겨 선수가 팔을 모을수록 더 빠르게 회전하는 것과 같은 물리 법칙 때문이다. 문제는 이렇게 증가한 회전 속도가 강한 원심력을 만들어내어, 물질이 중심으로 계속 떨어지는 것을 방해한다는 점이다. 이로 인해 이론적으로는 별이 쉽게 형성되기 어려운 상황이 발생하며, 이를 ‘각운동량 문제’라고 부른다. 하지만 실제 우주에는 수많은 별이 존재한다. 이는 별이 형성되는 과정에서 반드시 각운동량을 효과적으로 제거하는 물리적 메커니즘이 작동하고 있음을 의미한다. 지금까지 과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 여러 가지 가능성을 제시해 왔다. 그중 하나는 태아별 주변에 형성되는 ‘강착 원반’이다. 이 원반은 회전하는 물질을 일시적으로 저장하고 재분배하는 역할을 하며, 일부 물질은 제트나 방출류 형태로 바깥으로 빠져나가면서 각운동량을 줄여준다. 특히 최근에는 원반 전체에 걸쳐 자기장을 따라 물질이 바깥으로 흘러나가는 ‘자기유체역학 원반풍(MHD disk wind)’이 가장 유력한 메커니즘으로 주목받고 있다. 이 과정에서는 자기장이 회전하는 원반에 연결된 채 물질을 바깥으로 끌어내며, 동시에 각운동량을 효율적으로 제거한다. 그 결과 남은 물질은 중심으로 계속 유입되어 별의 성장을 가능하게 만든다. 또한 이러한 원반풍은 행성이 형성되는 영역에서도 작동할 수 있어, 원시 행성계의 물리적·화학적 환경을 결정하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 원반풍은 매우 작은 영역에서 발생하고 관측이 어려워 직접적인 증거를 확보하기 쉽지 않았다. 따라서 실제로 이 메커니즘이 별 형성 초기 단계에서 어떻게 작동하는지를 밝히는 것은 현대 천문학에서 매우 중요한 연구 과제로 남아 있었다. □ ALMA 전파간섭계를 이용한 매우 어린 태아별에서의 자기유체역학 원반풍 관측  서울대학교 물리천문학부 김철환 학생과 이정은 교수는 별이 형성되는 초기 단계에서 각운동량이 어떻게 제거되는지를 직접 확인하기 위해, 세계 최고의 전파간섭계 망원경 ALMA를 활용하여 매우 어린 태아별 HOPS 358을 관측하였다. 이 천체는 두꺼운 기체와 먼지에 둘러싸여 있는 매우 어린 태아별로, 별 형성이 막 시작된 매우 이른 시기의 모습을 보여주는 대상이다. 매우 작은 공간 규모에서 발생하는 원반풍의 정밀한 속도 정보를 얻기 위하여, ALMA의 높은 공간 분해능과 속도 분해능을 동시에 활용하여, 태아별 주변 기체의 움직임을 정밀하게 분석하였다. 특히 포름알데히드(H2CO), 일산화황(SO), 메탄올(CH3OH)과 같은 여러 분자 방출선을 이용해 원반 주변에서 바깥으로 흘러나가는 기체 흐름을 추적하였다. 그 결과, 이 기체가 단순히 밖으로 분출되는 것이 아니라, 중심의 강착원반과 동일한 방향으로 회전하면서 이동하고 있음을 확인하였다. 이러한 회전하는 방출류는 매우 중요한 의미를 가진다. 만약 기체가 빠른 제트에 의해 밀려나거나 외부 충격으로 형성되었다면, 원반의 회전 방향과 일치하는 운동을 유지하기 어렵다. 그러나 이번 관측에서는 방출되는 기체가 원반과 동일한 회전 방향을 보였으며, 이는 해당 물질이 원반 자체에서 직접 방출되었음을 강하게 시사한다. 즉, 원반에 연결된 자기장을 따라 물질이 바깥으로 가속되는 ‘자기유체역학 원반풍’이 실제로 작동하고 있음을 보여주는 결정적인 증거이다. 또한 연구진은 서로 다른 분자들이 서로 다른 위치의 기체를 추적한다는 점을 이용해, 원반풍의 구조를 보다 입체적으로 분석하였다. 그 결과, 원반풍이 하나의 단일한 흐름이 아니라 중심에서 바깥으로 갈수록 층을 이루며 퍼져나가는 ‘층상 구조’를 가지고 있음을 확인하였다. 이는 원반의 다양한 반지름 영역에서 동시에 바람이 발생하고 있음을 의미하며, 이론적으로 예측되어 온 자기유체역학 원반풍 모델과 잘 일치하는 결과이다. 나아가 연구진은 기체의 속도와 회전 정보를 정량적으로 분석하고, 자기유체역학 원반풍 수치 모델과 비교하여, 이 원반풍이 자기장에 의해 효율적으로 각운동량을 제거하고 있음을 확인하였다. 이러한 분석을 통해 원반풍이 시작되는 위치가 태아별로부터 약 10~18 천문단위 거리, 즉 향후 행성이 형성될 것으로 예상되는 영역에 해당함도 밝혀냈다. 이처럼 본 연구는 매우 초기 단계의 태아별에서 자기유체역학 원반풍이 실제로 존재하며, 별의 성장과 원반의 진화에 중요한 역할을 하고 있음을 고해상도 관측을 통해 직접 입증한 사례이다.   □ 연구결과  본 연구는 매우 초기 진화 단계의 태아별 HOPS 358에서 자기유체역학 원반풍(MHD disk wind)이 실제로 작동하고 있음을 고해상도 관측을 통해 직접 입증하였다. 특히 방출되는 기체가 강착 원반과 동일한 방향으로 회전하는 ‘회전하는 방출류’임을 확인함으로써, 물질이 원반에서 자기장에 의해 직접 방출된다는 결정적인 증거를 제시하였다. 또한 서로 다른 분자를 이용한 분석을 통해 원반풍이 원반의 넓은 영역에서 층상 구조를 이루며 발생하고 있음을 밝혔으며, 이 바람이 행성 형성 영역에서 각운동량을 효과적으로 제거하는 핵심 메커니즘임을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 별과 행성 형성 초기 과정에 대한 이해를 크게 확장하는 성과로, 국제 학술지 Nature Communications에 게재되었다.   □ 용어설명 ※ 강착 원반 (Accretion Disk) :  태아별을 둘러싼 회전하는 기체와 먼지로 이루어진 원반으로, 물질이 중심 별로 유입되는 통로 ※ 자기유체역학 원반풍 (Magnetohydrodynamic Disk Wind) : 원반의 자기장을 따라 물질이 바깥으로 방출되는 흐름으로, 각운동량을 제거하여 별의 성장을 가능하게 함 ※ 각운동량 (Angular Momentum): 물체의 회전 운동을 나타내는 물리량으로, 별 형성 과정에서 반드시 제거되어야 함   □ 그림설명 그림 1. 본 그림은 HOPS 358에서 ALMA로 관측된 여러 분자의 속도 분포 맵을 보여준다. 일산화탄소의 동위원소()는 강착 원반을 추적하며, 포름알데히드(), 일산화황(SO), 메탄올()은 원반에서 방출되는 원반풍을 추적한다. 각 그림에 있는 주황색 실선은 이전 연구에서 밝혀진 HOPS 358 방출류의 축을 보여준다. 여러 분자 방출선의 속도 구조를 통해 원반의 회전 방향과 원반풍의 회전 방향이 일치함을 보여준다.   그림 2. 태아별 HOPS 358에서 관측된 여러 분자 방출선의 공간 및 속도 분포를 바탕으로 재구성한 원반풍의 모식도이다. 일산화탄소의 동위원소()는 강착 원반을 추적하며, 포름알데히드(), 일산화황(SO), 메탄올()은 원반에서 방출되는 자기유체역학 원반풍의 서로 다른 층을 각각 추적한다. 분자별 공간 분포의 차이는 원반풍의 공간적 구조와 물리적 특성을 이해하는 데 중요한 정보를 제공한다.     □ 연구자 ○ 성 명 : 김철환 (제1저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 박사과정생 ○ 연락처 : chkim9407@snu.ac.k ○ 성 명 : 이정은 (교신저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 교수 ○ 연락처 : 02-880-6623, lee.jeongeun@snu.ac.kr    

2026-04-06

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새소식 임명신 교수팀, “7차원 망원경 개발” 2025 국가연구개발 우수성과 100선 선정, 시상식 개최

임명신 교수팀, “7차원 망원경 개발” 2025 국가연구개발 우수성과 100선 선정, 시상식 개최   과학기술정보통신부는 ‘2025년 국가연구개발 우수성과 100선’ 시상식을 2026년 1월 30일 서울 포시즌스호텔에서 개최했다고 밝혔다. 우수성과 100선은 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대한 국민들의 이해와 관심을 제고하고 과학기술인들의 자긍심을 고취하기 위해 우수한 국가연구개발 성과를 선정하는 제도로 2006년부터 선정됐다. 과기정통부는 지난해 국가연구개발사업을 추진한 23개 부처 및 청에서 970개 성과를 추천받아 연구개발 및 경제ˑ사회적 파급효과가 높은 성과를 선별해 대국민 공개검증을 거친 끝에 6개 분야, 100개의 우수성과를 최종 확정했다. 서울대학교에서는 7건의 성과가 선정되었으며, 순수기초/인프라 분야에서 임명신 교수가 ‘세계최초 천문관측용 광시야 동시 초분광 영상 다중망원경, ‘7차원 망원경’ 관측 개시’의 성과를 인정받았다. 이날 시상식에서는 최우수로 선정된 성과자 12인(분야별 2인)에게 과기정통부 박인규 과학기술혁신본부장이 부총리 명의의 인증서와 현판을 전수하고 전체 우수성과자들과 함께 기념 촬영을 진행했다. 우수성과 100선에 선정된 수상자들은 관계 규정에 따라 향후 국가연구개발 과제 선정과 사업평가 등에서 가점을 받을 수 있다. 국가연구개발 성과평가 유공포상(훈ˑ포장, 대통령표창, 국무총리표창, 과기정통부 표창 등) 후보자로 적극 추천된다. 특히 과기정통부는 올해부터 우수성과 전용 후속 R&D 사업을 추진해 연구 결과물들에 대한 기술성숙도 향상, 사업화 연계를 지원하고, 부처 간 경계 없는 우수성과의 확산과 후속 성과 창출을 이끌어나갈 계획이다.   7차원 망원경(7-Dimensional Telescope, 약자: 7DT)   □ 관련 기사 "올해부터 후속 R&D 추진"…'2025 국가연구개발 우수성과 100선' 시상식 개최 [출처: 동아사이언스, 2026/01/30] 2025 국가연구개발 우수성과 100선 서울대 7건 ‘최다’.. [출처: 베리타스알파, 2025/12/23] 비만치료제 기전 발견, K9자주포 엔진 국산화 등 국가대표 연구개발 우수성과 100개 선정 [출처: 과학기술정보통신부 보도자료] 2025 국가연구개발 우수성과 100선 시상식 : 네이버 블로그  

2026-02-03

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연구성과 이정은 교수 연구팀, 제임스 웹 우주망원경, 혜성 속 규산염 결정의 미스터리를 풀다.

제임스 웹 우주망원경, 혜성 속 규산염 결정의 미스터리를 풀다. - 폭발하는 태아별이 일으키는 규산염 결정화 -   □ 연구필요성 혜성에서 발견되는 결정질 규산염은 매우 높은 온도에서만 형성될 수 있는 광물이지만, 혜성은 대부분의 시간을 극도로 차가운 태양계 외곽에서 보낸다. 이로 인해 결정질 규산염이 어디에서 형성되고 어떻게 혜성이 형성되는 영역까지 이동했는지는 오랫동안 설명되지 않은 문제로 남아 있었다. □ 연구성과/기대효과 본 연구는 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용해, 어린 태양을 닮은 태아별이 폭식으로 밝아질 때, 결정질 규산염이 원시행성계원반의 고온 내부 영역에서 형성되며, 이후 원반풍을 통해 외곽 영역으로 운반될 수 있음을 관측으로 최초 입증했다. 이는 태양계 형성 초기 물질 순환 과정과 혜성 및 행성 형성 메커니즘에 대한 이해를 크게 확장하는 성과다. □ Journal Link: Nature(DOI: 10.1038/s41586-025-09939-3) https://www.nature.com/articles/s41586-025-09939-3   □ 연구의 배경 혜성은 태양계 형성 초기의 물질을 비교적 원형에 가깝게 보존하고 있는 천체로, 태양계의 기원을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 특히 혜성에서 발견되는 결정질 규산염은 지구를 구성하는 주요 광물과 동일한 성분으로, 태양계 형성 당시의 고온 환경을 반영하는 물질로 알려져 있다. 그러나 결정질 규산염은 섭씨 600도 이상의 높은 온도에서만 형성될 수 있는 반면, 혜성은 대부분의 시간을 극도로 차가운 태양계 외곽에서 보내는 것으로 알려져 있어, 이 광물의 기원은 오랫동안 미해결 문제로 남아 있었다. 그동안 이 문제를 설명하기 위해 다양한 이론적 가설이 제시되어 왔다. 태양 근처의 고온 영역에서 형성된 결정질 규산염이 난류 혼합이나 대규모 수송 과정을 통해 외곽으로 이동했을 가능성이 제기되었지만, 이를 직접적으로 입증할 수 있는 관측 증거는 부족했다. 특히 별이 형성되는 극초기 단계에서 광물이 언제, 어디에서, 어떤 메커니즘으로 형성되고 이동하는지를 동시에 보여주는 관측은 기존의 망원경으로는 한계가 있었다. 이러한 상황에서 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 높은 민감도와 공간 분해능을 갖춘 적외선 관측 능력을 통해, 별 형성 초기 단계의 물리, 화학적 과정을 직접 추적할 수 있는 새로운 가능성을 열었다. 본 연구는 이러한 JWST의 성능을 활용해, 결정질 규산염의 형성과 이동이라는 오랜 천문학적 난제에 대한 관측적 해답을 제시하고자 수행되었다. □ 제임스 적외선 우주망원경을 이용한 규산염 결정화의 실시간 관측  연구진은 제임스 웹 우주망원경에 탑재된 NIRSpec(근적외선 적분 시야 분광기)과 MIRI(중적외선 적분 시야 분광기)를 활용해, 뱀자리 성운에 위치한 매우 젊은 태아별 EC 53을 집중적으로 관측했다. EC 53은 약 18개월 주기로 밝기가 급격히 증가하는 폭발적 질량 유입(accretion burst)을 보이는 천체로, 별과 원시행성계원반의 물리적 변화가 비교적 짧은 시간 간격으로 반복된다는 특징을 지닌다. 연구진은 EC 53이 비교적 조용한 상태에 있을 때와 폭발 단계에 들어갔을 때를 각각 관측함으로써, 동일한 계(system)를 시간에 따라 비교할 수 있는 전례 없는 자료를 확보했다. 특히 MIRI를 이용한 중적외선 분광 관측을 통해, 원반 내에 존재하는 규산염의 종류와 결정 구조를 정밀하게 식별하고, 이들이 공간적으로 어떻게 분포하는지를 지도화할 수 있었다. 그 결과, 폭발 시, 결정질 감람석(Forsterite)과 결정질 휘석(Enstatite)이 별과 매우 가까운 고온의 원반 내부 영역에서 뚜렷하게 검출되었으며, 이는 폭발적 질량 유입 과정에서 발생하는 강한 가열이 규산염의 결정화를 직접 유도하고 있음을 시사한다. 이러한 관측은 규산염 결정화가 별탄생의 매우 초기 단계에서, 그리고 짧은 시간 규모로 일어날 수 있음을 보여주는 최초의 직접적인 증거다.   □ 결정화된 규산염을 운송하는 우주의 고속도로, 원반풍  본 연구의 또 다른 핵심 성과는, 고온 내부 영역에서 형성된 결정질 규산염이 원시행성계원반의 외곽 영역으로 이동할 수 있는 구체적인 물리적 메커니즘를 관측적으로 규명했다는 점이다. JWST 자료는 EC 53 주변에서 좁고 고속의 제트(jet), 상대적으로 느리고 넓게 퍼진 방출류(outflow)를 분해했는데, 이것은 원반 전체에서 기원하는 원반풍(disk wind)이 이들 제트와 방출류의 기원임을 보여준다. 이 원반풍은 막 형성된 결정질 규산염이 원반의 중력 퍼텐셜을 벗어나 외곽으로 이동할 수 있는 일종의 ‘우주의 고속도로’ 역할을 하는 것으로 해석된다. 특히 원반풍은 고온 내부 영역에서 형성된 물질을 지속적으로 들어 올려 바깥쪽으로 운반할 수 있어, 장차 혜성이 형성될 수 있는 영역인 차가운 외곽 원반까지 결정질 규산염을 전달할 수 있는 효과적인 수송 경로로 작용한다. 이러한 결과는, 결정질 규산염이 단순히 국지적인 고온 영역에만 머무는 것이 아니라, 별탄생 과정에서 발생하는 역동적인 물질 순환을 통해 원반 전체로 재분배될 수 있 음을 명확히 보여준다. 이는 태양계 초기 물질의 공간적 분포를 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며, 혜성 및 행성 형성 과정에서 광물 성분이 어떻게 결정되는지를 설명하는 데 핵심적인 기여를 한다..   □ 연구결과  본 연구는 별이 형성되는 초기 단계에서 발생하는 폭발적 질량 유입(accretion burst) 현상이 원시행성계원반의 안쪽 영역을 일시적으로 매우 높은 온도로 가열하여, 규산염의 결정화를 직접 유도한다는 사실을 관측적으로 입증했다. 특히, 이러한 고온 환경이 짧은 시간 규모로 반복적으로 형성될 수 있음을 보여줌으로써, 규산염 결정화가 별탄생의 매우 이른 단계에서 이미 시작될 수 있음을 명확히 했다. 또한 본 연구는 고온의 원반 내부에서 생성된 결정질 규산염이 원반의 넓은 영역에서 일어나는 원반풍(disk wind)을 따라 외곽 원반으로 이동할 수 있음을 함께 규명했다. 이는 향후 혜성이 형성되는 차가운 외곽 영역에 결정질 규산염이 존재하게 되는 물리적 과정을 처음으로 직접 설명하는 결과로, 별 탄생 과정에서의 물질 순환과 행성과 혜성 형성 메커니즘에 대한 이해를 크게 확장한다.   □ 용어설명 ※ 원시행성계원반(Protoplanetary Disk) :  별이 형성되는 초기 단계에서, 막 태어난 별 주위를 둘러싸고 있는 가스와 먼지로 이루어진 원반 구조를 말한다. 이 원반은 별로 물질을 공급하는 동시에, 먼지와 입자가 서로 뭉치며 성장해 행성, 소행성, 혜성 등의 천체가 만들어지는 장소로 알려져 있다. 태양계 역시 과거에 이러한 원시행성계원반을 거쳐 형성된 것으로 이해되고 있다. ※ 결정질 규산염(Crystalline Silicates) : 규칙적인 결정 구조를 가진 규산염 광물로, 섭씨 600도 이상에 이르는 높은 온도에서만 형성될 수 있다. 지구를 구성하는 주요 광물 성분이며, 혜성 및 원시행성계에서 발견되는 결정질 규산염은 태양계 형성 초기의 고온 환경과 물질 이동 과정을 추적할 수 있는 중요한 단서로 여겨진다. ※ 원반풍(Disk Wind): 원시행성계원반의 안쪽 영역에서 가열되거나 자기장 작용에 의해 발생하여, 원반 표면을 따라 바깥쪽으로 흘러나가는 가스 흐름을 의미한다. 원반풍은 원반 내부에서 형성된 물질을 외곽 영역으로 운반하는 역할을 하며, 별 형성 과정에서 질량과 각운동량을 조절하고 원반의 진화 및 행성 형성 환경에 중요한 영향을 미친다.   □ 그림설명 그림 1. 이 이미지는 NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)에 탑재된 NIRCam(근적외선 카메라)로 촬영한 것으로, 뱀자리 성운(Serpens Nebula)에서 활발히 형성 중인 원시별 EC 53을 원으로 표시해서 보여준다. (Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)   그림 2. 이 그림은 원시별 EC 53를 둘러싸고 있는 가스와 먼지 원반의 절반을 나타낸 것이다. 중심에 있는 노란색 구는 별을 의미한다. 별에서 주기적으로 발생하는 폭발은 원반의 안쪽 영역을 가열하며, 별에 더 가까워 온도가 높은 영역에서 다양한 종류의 결정질 규산염(청록색 점)이 형성된다. 이렇게 형성된 결정질 규산염은 이후 원반표면에서 만들어지는 바람에 의해 (청록색 화살표) 위쪽과 바깥쪽으로 날아오른다. 이러한 규산염들은 종종 원반의 가장자리까지 이동하게 되며, 그곳에서는 장차 혜성이나 기타 얼음 성분을 포함한 암석질 천체들이 형성될 수 있다. (Credit: NASA, ESA, CSA, Elizabeth Wheatley (STScI)     □ 연구자 ○ 성 명 : 이정은 (제1저자/교신저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 교수 ○ 연락처 : 02-880-6623, lee.jeongeun@snu.ac.kr ○ 성 명 : 백기선 (공동저자) ○ 소 속 : 서울대학교 기초과학연구원 선임연구원 ○ 연락처 : giseon.baek@snu.ac.kr ○ 성 명 : 김영준 (공동저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 박사과정생 ○ 연락처 : yj_kim1012@snu.ac.kr ○ 성 명 : 김철환 (공동저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 박사과정생 ○ 연락처 : chkim9407@snu.ac.k ○ 성 명 : 이선재 (공동저자) ○ 소 속 : 서울대학교 물리‧천문학부(천문학) 박사과정생 ○ 연락처 : sunjae627@snu.ac.kr   □ 관련기사 "세계 최초로 관측"...천문학자들 난제 푼 한국인 [출처: YTN 뉴스, 2026/1/22] 국내 연구진, 행성 형성 비밀 풀었다‥웹 망원경 첫 관측 [출처: MBC 뉴스, 2026/1/22] 행성 형성의 비밀, 국내 연구진이 풀었다…제입스웹 망원경 첫 관측 [출처: SBS 뉴스, 2026/1/22] 서울대 연구팀, ‘별 탄생’ 속 비밀 풀었다…규산염 결정화 원리 최초 입증 [출처: KBS 뉴스, 2026/1/22] 암석 행성의 주재료 ‘규산염’ 탄생 비밀 풀었다 [출처: 한겨레, 2026/1/22] 태양계 행성 탄생 비밀, 韓연구진이 풀었다 [출처: 동아일보, 2026/1/22] 국내 연구진, 행성 형성 비밀 풀었다…웹 망원경 첫 관측 [출처: 연합뉴스, 2026/1/22] 20년 전 예측한 이론…세계 최초로 증명한 韓 연구진 [출처: 한국경제, 2026/1/22]    

2026-01-22

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연구성과 채종철 교수 연구팀, ‘젊은 태양’에서 다중 온도 코로나질량방출의 징후 발견!

‘젊은 태양’ 에서 다중 온도 코로나질량방출의 징후 발견! - ‘젊은 태양’에서 과거 태양폭풍의 단서를 찾다. -   □ 연구필요성 과학자들은 태양이 내뿜는 플라스마 폭풍, 즉 코로나질량방출이 과거에는 지금보다 지구에 훨씬 큰 영향을 미쳤을 것으로 여기고 있다. 그래서 이런 과거의 태양 활동을 이해하기 위해, 수소 알파선 분광 관측을 통해 젊은 태양별과 비슷한 항성에서 나오는 코로나질량방출을 관측하고자 해 왔으나, 충분히 빠른 속도를 가진 분출 현상이 예상보다 적었다. 이 문제를 해결하기 위해, 서울대학교 연구진이 포함된 국제 연구팀은 허블우주망원경과 지상망원경의 공조 관측을 수행했다. □ 연구성과/기대효과 국제 연구팀은 공조 관측을 통해, 용자리 EK별에서 1만 K 온도를 보이는 플라스마의 분출과 온도가 10만 K인 플라스마의 분출이 동시에 일어나고, 10만 K 온도 플라스마는 1만 K 온도 플라스마보다 매우 빠른 속도로 분출함을 세계 최초로 확인했다. 이는 예상했던 바와 같이 코로나질량방출이 초기 태양에서 자주 발생했음을 지지해 주는 연구 성과이다. 태양 활동이 과거에 지구의 생명 출현 및 진화에 미친 영향을 밝히는 데에 기여할 것이다. □ Journal Link : Nature Astronomy, https://doi.org/10.1038/s41550-025-02691-8  □ 연구내용 o 과거에 태양폭풍은 매우 강하고 빈번해서, 지구상의 생명체 서식 환경에 막대한 영향을 줄 정도였음을 뒷받침해 주는 최신 과학 연구 결과가 논문으로 발표되었다. o  태양폭풍은 태양에서 폭발적으로 밝아지는 플레어, 그리고 플레어와 연관되어 행성간 공간으로 방출되는 거대한 플라스마 덩어리인 코로나질량방출을 아울러 이르는 현상이다. 태양폭풍은 지구의 고층대기와 자기권에 영향을 미쳐, 우주기상 현상을 지배하고 있다. o 그런데 과거에 태양폭풍은 지금보다 훨씬 강했을 것이며, 훨씬 자주 일어나서, 지구 대기를 벗겨 내고, 강력한 우주방사선을 생산함으로써, 지구상 생물체의 서식 환경에 매우 위협적인 요소로 작용했을 것으로 보인다. 하지만 과거 태양 활동을 관측이나 실험으로 알아내기란 거의 불가능하다. o  과학자들이 대안으로 찾아낸 것은 과거 태양과 비슷한 외계 항성을 관측하는 것이다. 용자리 EK별은 태양의 나이가 1억 년보다 어렸을 때의 모습과 매우 비슷한 항성이다. 과학자들은 이 별을 지상에서 관측하여 코로나질량방출의 단서를 찾아내는 데 성공했다. 하지만 예상과 달리, 이 별에서 분출 속도가 충분히 빠른 경우는 드물어서, 강력한 코로나질량방출이 정말 자주 일어나는지 의구심이 생기게 되었다. 이 문제를 풀기 위해, 서울대학교 물리천문학부 채종철 교수와 연구원들이 참여한 국제 연구팀은 허블우주망원경과 한국과 일본의 지상망원경을 동시에 가동하여 용자리 EK별의 공조 관측을 수행했다. 서울대학교 연구팀은 한국천문연구원이 운영하는 보현산천문대의 고분산에셸분광기(BOES)를 사용하여 가시광 분광 관측을 수행했다. o  이 공조 관측으로부터 국제 연구팀은 용자리 EK별에서 코로나질량방출이 다중 온도 플라스마로 구성되었다는 관측적 증거를 세계 최초로 확보하였다. 연구팀은 허블우주망원경의 자외선 분광기로부터 온도가 10 만 K인 따뜻한 플라스마가 초속 300에서 500 킬로미터로 방출되는 순간을 포착했으며, 이로부터 10분 후 보현산천문대 고분산분광기로부터 온도가 1만 K인 차가운 플라스마가 초속 70 킬로미터로 지속적으로 방출되었음을 확인했다. 따뜻한 플라스마는 차가운 플라스마보다 훨씬 많은 에너지를 실어 나르고 있었다. 이는 차가운 플라스마 관측으로만 추정하는 것보다, 이 별에서 훨씬 강한 항성폭풍이 더 자주 일어나고 있음을 의미하며, 이로부터 태양에서도 과거에는 강력한 태양폭풍이 빈번하게 일어났을 것으로 추정할 수 있다. o 서울대학교 연구팀의 채종철 교수는 “초기의 젊은 태양에서 발생하는 강력하고 빈번한 태양폭풍은 초기 지구의 자기권과 대기를 벗겨 내고, 다량의 우주방사선을 생산해 냄으로써 지구상 생명체 출현과 서식 환경에 영향을 미쳤을 것”이라고 말한다. 본 연구 성과는 한국, 일본, 미국의 국제적 협력 및 우주관측과 지상관측의 정밀한 조율에서 얻어졌다. 공조 관측을 이끌었던 일본 교토대학교의 나메카타 박사는 “비록 우리가 나라는 다르지만, 과학을 통해 진리를 추구하는 동일한 목표를 가지고 있다는 것을 알게 되어 기쁩니다.”라고 전했다.   □ 연구결과  Discovery of multi-temperature coronal mass ejection signatures from a young solar analogue Kosuke Namekata, Kevin France, Jongchul Chae, Vladimir S. Airapetian, Adam Kowalski, Yuta Notsu, Peter R. Young, Satoshi Honda, Soosang Kang, Juhyung Kang, Kyeore Lee, Hiroyuki Maehara, Kyoung-Sun Lee, Cole Tamburri, Tomohito Ohshima, Masaki Takayama & Kazunari Shibata (Nature Astronomy, in press) 국제 연구팀은 우주 및 지상 공조 관측으로부터 용자리 EK별에서 1만 K 온도 플라스마의 분출과 10만 K 온도 플라스마의 분출이 동시에 일어나고, 10만 K 온도의 따뜻한 플라스마가 1만 K 온도의 차가운 플라스마보다 매우 빠른 속도로 분출함을 세계 최초로 확인했다. 이는 예상했던 바대로 코로나질량방출이 초기 태양에서 자주 발생했음을 지지해 주는 연구 성과로서, 초기 태양 활동이 과거에 지구의 생명 출현 및 진화에 미친 영향을 밝히는 데 기여할 것이다.   □ 용어설명 ※ 태양폭풍/항성폭풍: 태양/항성에서 폭발적으로 발생하는 플레어, 홍염분출, 코로나질량방출을 통칭하여 부르는 말이다. ※ 플레어: 태양/항성 대기의 일부분이 급작스럽게 밝아지는 현상으로서, 강력한 엑스선, 극자외선을 다량 방출한다. ※ 코로나질량방출: 태양/항성을 탈출하는 거대한 플라스마 덩어리이다. 초속 수백 km의 속도로 행성간 공간을 퍼져 나간다.   □ 그림설명 [그림1] 용자리 EK별에서 관측된 항성폭풍. 파란색 부분은 초속 300-500 km로 분출되는 10만 K 온도 플라스마를, 붉은색 부분은 초속 70 km로 분출되는 1만 K 온도의 플라스마를 나타낸다. 별의 주변에 지구와 같은 행성이 있다면, 항성폭풍에 의해 행성의 자기권과 대기권이 손실될 수 있다.  (그림의 저작권은 일본국립천문대(NAOJ)에 있음)   □ 연구자 대표 ○ 성 명 : 채종철 ○ 소 속 : 서울대학교 물리천문학부 교수 ○ 연락처 : 02-880-6624, jcchae@snu.ac.kr □ 연구를 시작한 계기    - 서울대학교 연구팀은 현재 일어나는 태양활동을 주로 연구해 왔다. 그런데 과거의 젊은 태양에서는 현재보다 훨씬 태양활동이 활발했을 것이며, 이런 태양활동은 초기 지구의 생명체 출현 및 서식 환경에 영향을 줄 수 있음을 인식하게 되었다.    - 과거 태양 활동은 직접 관측하는 것은 불가능하므로 젊은 태양과 비슷한 외계 항성을 관측하기로 결정했다. □ 연구과정 중 어려웠던 점 - 서울대학교 연구팀은 한국천문연구원이 운영하는 보현산광학천문대의 고분산에셸분광기(BOES)를 이용해서 용자리 EK 별에서 일어나는 항성폭풍을 관측하기로 했다. - 이 관측은 매우 어려운 관측이었다. 왜냐하면, 관측 기간 중 흐린 날이 많았고, 날이 맑아 관측을 수행하더라도 별에서 항성폭풍이 발생하지 않는 날이 많았기 때문이다. 하물며 우주관측과의 공조관측으로 유의미한 항성폭풍을 관측할 수 있다는 보장은 없었다. □ 이전 연구와 차별화 포인트 - 본 연구는 지상의 여러 망원경과 우주망원경이 성공적으로 조율되어 항성폭풍의 공조 관측에 성공한 최초의 사례이다. - 이전 연구에서는 지상에서 주로 1만 K 온도의 차가운 플라스마 분출을 관측하는 데 머물렀지만, 본 연구에서는 1 만 K의 차가운 플라스마 분출 뿐 아니라, 우주망원경의 자외선 관측을 통해 10만 K 온도의 따뜻한 플라스마 분출을 모두 관측할 수 있었다.   □ 관련기사 ‘젊은 태양’서 과거 태양폭풍 단서 찾았다 [헤럴드경제, 2025/10/27] 젊은 태양서 더 강했던 태양폭풍, 지구 생명 출현에 영향 [동아사이언스, 2025/10/27] 젊은 항성에서 과거 격렬했던 우리 태양폭풍 흐름 찾았다 [지금은 우주][아이뉴스24, 2025/10/27] 젊은 태양의 폭풍, 지구 대기 벗겨낼 만큼 강력했다 [조선비즈, 2025/10/27] 서울대 물리천문학부 채종철 교수팀 등, 젊은 태양에서 과거 태양폭풍 단서 확인 [베리타스알파, 2025/10/28]    

2025-10-28

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