새소식 윤성철 교수, 2024년 자연과학대학 교육상 수상

(왼쪽) 자연과학대학 유재준 학장, (오른쪽) 윤성철 교수    수상자 단체사진   물리천문학부 천문학전공 윤성철 교수가 2024년 '자연과학대학 교육상'을 수상하였습니다. '자연과학대학 교육상’은 자연과학대학 및 서울대학교 교육과 발전에 공헌한 교원에게 수여하는 상으로 지난 3월 8일 자연과학대학 교수회의에서 시상식이 열렸으며, 총 3명의 교육상 수상자가 선정되었습니다. 윤성철 교수는 28동 관허코스모스홀(천체투영관)의 책임자로 있으면서 설계 단계부터 현재 운영에 이르기까지 새로운 교육과 홍보의 장을 만드는데 기여 하였으며, 카오스 강연 <스페이스 오페라>를 기획하여 총 누적 600만 뷰를 기록하는 등 과학에 대한 교육/홍보에 크게 기여하였기에 수상자로 선정되었습니다.  

2024-03-11

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연구성과 7차원 망원경 첫 관측 영상 최초 공개

7차원 망원경 첫 관측 영상 최초 공개   □ 서울대학교 연구진이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 과학난제도전융합연구개발사업 중력파우주연구단(연구책임자: 서울대학교 이형목 교수) 사업 일환으로 개발한 “7차원 망원경(영어명: 7-Dimensional Telescope, 약자: 7DT)”의 첫 관측 영상이 최초로 공개되었다. -7차원 망원경은 서울대학교 임명신 교수팀이 주도하여 칠레 안데스 산맥에 있는 엘 사우스(El Sauce) 천문대에 구축하고 있는 세계 최고 수준의 다중망원경 시스템이다.  - 최근 천문관측 기술이 발전에 따라 우주의 모습을 시시각각 동영상처럼 관측할 수 있게 되었다. 이에 따라 중력파 사건1), 초신성2) 과 같이 새로이 갑자기 나타나는 돌발천체나 시시각각 밝기와 색깔이 바뀌는 변광천체들이 대량으로 발견되고 있다.  1) 중력이 매우 큰 천체가 시공간을 움직이며 일으키는 중력의 파도임. 2015년 9월 블랙홀의 합병 사건에서 발생한 중력파를 검출하면서 인류가 최초로 중력파 검출에 성공하였고 이에 대해 2017년 노벨 물리학상이 수여되었다.  2) 별이 죽으면서 폭발할 때 매우 밝게 빛나는 현상  - 이러한 돌발천체나 변광천체들의 특성을 제대로 이해하려면 빛을 여러 색깔로 나누어서 관측하는 스펙트럼3) 관측이 필수적이다. 그러나 기존의 관측 기법으로는 망원경 시야에 들어오는 극히 일부의 천체(보통 1개, 최대 1,000개)에 대해서만 스펙트럼 관측이 가능하여 시간에 따라 변화하는 수많은 천체의 특성을 신속하게 추적하는 데 큰 어려움이 있었다.  3) 태양광이 프리즘을 통과하여 무지개 빛으로 나누어지는 것도 스펙트럼의 일종이다.  - 임명신 교수 연구팀은 이러한 기존 연구의 어려움을 극복하기 위하여 망원경 시야에 들어오는 6000만 개의 화소 모두에 대한 스펙트럼을 동시에 얻을 수 있는‘7차원 망원경’을 개발하였다. 이러한 시도는 세계 최초이다.    □ 7차원 망원경은 20대의 0.5m 구경 광시야 망원경으로 구성되어 있다. 각 망원경에는 6000만 화소를 갖춘 고성능 시모스(Complementary metal–oxide–semiconductor, CMOS) 센서를 장착한 카메라와 2개 이상의 중대역 필터가 장착된다. 지금까지 계획된 20대의 망원경 중 10대 망원경의 설치가 완료되었다.  - 7차원 망원경의 특징은 약 1.2 평방도4)의 넓은 시야를 최대 40개의 색(파장)으로 동시 촬영하는 데 있다. 각 망원경이 중대역 필터를 통해 서로 다른 파장의 빛 2개씩을 관측함으로써 시야에 들어오는 모든 픽셀의 스펙트럼을 동시에 확보할 수 있게 하였다.  4) 보름달 6개 정도의 시야에 해당하며, 이는 제임스웹 우주망원경 NIRCAM 카메라 시야의 약 1,000배에 해당한다.    □ 7차원 망원경을 이용하여 여러 천문학 난제를 풀 수 있을 것으로 기대되고 있다.  - 그러한 난제의 일례로 ‘허블상수 갈등(Hubble tension)’을 들 수 있다. 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지를 나타내는 정량적인 지표를 허블상수(Hubble constant)5)라 한다. 그러나 최근 허블상수가 측정 방법에 따라 오차범위 밖으로 다른 두 가지 값으로 측정되고 있는데, 이를 허블상수 갈등이라 부른다.  5) 천체의 거리를 그 천체가 멀어지는 속도(후퇴속도)로 나눈 것이 허블상수이다.  - 허블상수 갈등을 풀 수 있는 한 방법이 중력파 사건을 이용하는 것이다. 7차원 망원경으로 관측하면 중력파 사건의 전자기파 대응 천체인 킬로노바를 신속히 찾는 것과 동시에 후퇴속도를 측정하는 것이 가능하다. 중력파로는 그 킬로노바까지의 거리를 잴 수 있는데, 이렇게 얻은 후퇴속도와 거리를 비교하면 기존 방법과 완전히 독립된 방법으로 허블상수 측정이 가능하다.  - 중력파 관측만으로는 중력파 사건이 하늘 어디에서 일어났는지 아주 대략적으로밖에 알 수 없다. 중력파원의 정확한 위치 결정을 위해서는 중력파 사건에 대응하는 킬로노바를 가시광 관측과 스펙트럼 관측이 필수적이다. 그러나 기존 관측 기법으로는 매우 넓은 중력파 사건의 추정위치에 있는 수많은 변광천체나 잡신호로부터 킬로노바를 구분하기 어려웠다. 하지만 7차원 망원경을 사용하면 넓은 시야에 들어오는 모든 천체의 스펙트럼을 단번에 얻을 수 있어 수천, 수만에 달하는 여러 잡신호에서 킬로노바를 쉽게 찾아낼 수 있다.  - 그 외에도 은하 진화와 거대질량 블랙홀 천체의 성장 과정 연구, 태양계 천체의 기원 연구, 항성의 진화 등 다양한 분야에서 7차원 망원경의 활약이 기대되고 있다.    □ 이번에 공개된 영상은 2023년 10월 10일부터 시작된 7차원 망원경 시험 관측을 통해 얻어졌다. 공개된 것은 조각가자리 은하(NGC 253 은하), 나선성운(Helix Nebula), 삼렬성운(Trifid Nebula)의 총 3가지이다.  - 특히 나선성운의 경우 여러 파장에서 관측한 형형색색의 모습을 공개하였다. 나선 성운의 다채로운 모습은 수소, 산소, 황, 헬륨 등 다양한 원소들에서 기인하는 것이며, 각 색깔(파장)에서의 빛의 강약은 나선성운을 이루는 가스의 온도와 화학적 조성 등을 알려준다.  • 조각가자리 은하(일명 NGC 253 은하): 약 1,000만 광년 떨어진 곳에 있는 나선은하이다. 별자리의 하나인 조각가자리 근처에 위치하고 있어 그렇게 이름이 붙여진 은하이다. 남반구에서 볼 수 있는 은하 중 별들이 활발하게 형성하고 있으며 겉보기 크기가 꽤 큰 은하 중의 하나라 은하진화 연구에 유용한 은하이다.  • 나선성운(Helix Nebula, 일명 NGC 7923): 별이 진화하는 과정의 막바지에 나타나는 ‘행성상 성운’단계에 있는 천체이며 지구로부터 약 650 광년 떨어진 곳에 있다. 별이 수명을 다하는 단계에 이르면 많은 양의 가스를 분출하는데 이러한 가스들이 별 주변에 퍼져 분포하는 구름의 모습으로 보이는 것이 ‘행성상 성운’이다.  • 삼렬성운(Trifid Nebula, 일명 M20 또는 NGC 6514): 산개성단, 방출성운, 반사성운이 한곳에 모여 있는 천체이며 우리은하의 나선팔 중 하나인 방패-센타우르스(Scutum-Centarum) 팔의 별형성 지역에 있다. 하늘에서는 궁수자리 북서 쪽에 위치하고 있으며 지구로부터 약 4,100광년 떨어져 있다. 별의 탄생을 연구하기 위하여 허블우주망원경 등으로 빈번하게 관측된 천체이다.     □ 그림 및 설명 그림 및 동영상 다운로드 사이트 : https://sites.google.com/view/7dtfirstimages-kr   그림 1: 현재 50% 구축 완료된 7차원 망원경의 모습 [Credit: ObsTech/서울대학교 중력파우주연구단]    그림 2: 현재 50% 구축 완료된 7차원 망원경의 모습 2 [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단]    그림 3: 7차원 망원경의 야간 관측 모습 [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/김연식(한국천문연구원)]    그림 4: 7차원 망원경이 촬영한 조각가자리 은하(NGC 253 은하)의 모습[필터 및 노출시간: 파랑: g(600초), 초록: r(600초) + m650(1,800초) - m675(1,860초), yyy초, 빨강: i(600초)] [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/정만근(서울대)]    그림 5: 7차원 망원경의 시야 크기를 보여주는 사진. 7차원 망원경 사진과 보름달 크기를 비교하였다. 7차원 망원경은 보름달 6개가 가득 찰 정도로 넓은 시야를 자랑한다. 배경 사진은 7차원 망원경이 찍은 NGC 253 은하이다. [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단]    그림 6: 7차원 망원경의 시야 크기를 보여주는 또 다른 사진. 그림 5에 보여주는 보름달에 더해 제임스웹 망원경의 시야(NIRCAM 카메라 시야 기준)도 비교하고 있다. 7차원 망원경의 시야는 제임스웹 망원경 영상관측기기 시야의 약 1,000배에 달한다. [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/백승학(서울대)]    그림 7: 7차원 망원경이 촬영한 나선성운의 모습. 고해상도 및 저해상도 버전 모두 제공 [필터 및 노출시간: 파랑: g(7,380초), 초록: g(7,380초), 빨강: m650(10,380초)] [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/임명신(서울대)]      그림 8: 7차원 망원경이 여러 색깔로 촬영한 나선성운의 모습. 12개 파장에서 촬영한 영상을 3개씩 묶어 4개의 컬러 영상으로 나타냈다. 어떤 파장으로 나선성운을 보느냐에 따라 나선성운이 매우 다채로운 모습으로 나타남을 알 수 있다. 이렇게 다양한 파장에서 천체를 살펴보면 천체를 이루는 천체를 이루는 구성 원소나 천체의 온도, 가스의 물리적 특성 등을 알 수 있다. 고해상도(700-990MB) 및 저해상도(lowres: 15-20MB) 버전 및 관측파장을 표시한 버전(+caption) 제공. 관측파장을 표시한 버전은 저해상도 2가지 버전(lowres: 15-20MB, lowestres: 1-2MB)만 제공 [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/임명신(서울대)]  그림 8-a: 370nm, 500nm, 650nm 파장 영상을 파랑, 초록, 빨강에 대응시켜 만든 컬러 이미지이다. 녹색(500nm)은 중앙에 있는 섭씨 120,000도로 온도가 매우 높은 별에서 오는 강한 자외선과 성운의 뜨거운 가스에 산소 원소가 반응할 때 발생하는 빛이다. 주변부의 빨간색 지역은 녹색 부분보다 조금 더 차가운 수소와 질소 원소에서 이루어진 가스가 내는 빛을 보여준다. [필터 및 노출시간: 파랑: u(370nm, 2,820초), 초록: m500(2,700초), 빨강: m650(10,380초)]    8-b: 400nm, 525nm, 및 675nm 파장 영상의 컬러 합성 이미지. 그림 6-a와는 달리 빨간색으로 표시된 675nm 파장에서만 황(S) 원소에서 나오는 빛이 보인다. [필터 및 노출시간: 파랑: m400(2,640초), 초록: m525(3,180초), 빨강: m675(2,580초)]    8-c: 425nm, 600nm, 및 700nm 파장 영상의 컬러 합성 이미지. 이 파장대에 빛나는 원소가 거의 없어서 매우 어두운 모양이나, 헬륨(He) 원소에서 나오는 빛이 희미하게나마 보인다. [필터 및 노출시간: 파랑: m425(3,120초), 초록: m600(2,880초), 빨강: m700(3,180초)]    8-d: 450nm, 625nm, 및 725nm 파장 영상의 컬러 합성 이미지. 녹색은 630 nm 근처에서 발생하는 산소 원소에 기인하는 빛을, 빨간색은 아르곤(Ar)에 의해 713.6nm에서 발생한 빛을 보여준다. [필터 및 노출시간: 파랑: m450(2,820초), 초록: m625(3,180초), 빨강: m725(2,820초)]    그림 9: 7차원 망원경이 촬영한 삼렬성운의 모습. 빨간색은 갓 태어난 별들의 강한 별빛을 받아 전리된 수소가 내는 색이며, 파란색은 가까운 성간운이 별빛을 반사하면서 나타나는 색이다. 빨강, 파랑 성운 속에 있는 밝은 점들은 갓 태어난 무거운 별들이다. [필터 및 노출시간: 파랑: g(900초), 녹색: r(900초), 빨강: m650(1,800초)] [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/백승학(서울대)]    그림 10: 7차원 망원경의 원리를 보여주는 그림. 20개 색깔(필터)로 NGC 253 은하를 순차적으로 관측할 때 나타나는 모습을 보여주고 있으며 7차원 망원경은 이러한 다채로운 영상을 한번에 얻을 수 있다. 아래 그림은 각 중대역 필터의 감도를 파장별로 보여준다. [Credit: 서울대학교 중력파우주연구단/정만근(서울대)]   7차원 망원경이 여러 색깔로 촬영한 나선성운의 모습을 보여주는 동영상. 12개 파장에서 촬영한 영상을 3개씩 묶어 4개의 컬러 영상으로 동영상을 만들어 크리스마스 장식처럼 다양하게 빛나는 나선성운의 모습을 보여주었다. 어떤 파장으로 나선성운을 보느냐에 따라 나선성운이 매우 다채로운 모습으로 나타남을 알 수 있다. 이렇게 다양한 파장에서 천체를 살펴보면 천체를 이루는 천체를 이루는 구성 원소나 천체의 온도, 가스의 물리적 특성 등을 알 수 있다. [Credit: Seoul National University/Center for the Gravitational-wave Universe/M. Im (SNU)]   □ 관련 내용 https://sites.google.com/view/7dtfirstimages-kr https://gwuniverse.snu.ac.kr/news/highlights/15      

2024-02-16

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새소식 시민과 함께 과학 프로그램 - 은하 분류 프로젝트

  물리천문학부 황호성 교수님과 고등과학원 박창범 교수님이 공동으로 진행하는 '시민과 함께 과학 - 은하 분류 프로젝트' 가 2월 5일 부터 시작되었습니다.  시민들이 과학 연구 프로젝트에 직접 참여하여 자료 생성 및 분석 작업을 할 수 있는 기회를 제공하고 있으니 많은 관심과 참여를 바랍니다.   관련 링크 : https://www.kias.re.kr/kias/bbs/B0000029/view.do?nttId=1411&menuNo=406005&lang=ko      

2024-02-16

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새소식 임명신 교수, 2024학년도 한국과학기술한림원 정회원 선출

물리천문학부 임명신 교수   우리 전공 임명신 교수가 국내 과학기술계 최고 석학기관인 '한국과학기술한림원(한림원)'의 2024년도 정회원으로 선출 되었다.  한국과학기술한림원은 기초과학연구의 진흥기반을 조성하고, 우수한 과학기술인을 발굴, 활용함으로써 정책자문을 통해 과학기술 발전에 기여하고자 1994년에 설립된 연구기관이다. 한림원 정회원은 과학기술 분야에서 20년 이상 활동하며 독창적인 연구 성과를 내고 해당 분야의 발전에 현저히 공헌한 과학기술인들을 3단계에 걸친 엄정한 심사를 통해 선정하며, 특히 책임저자(교신저자)로서 발표한 대표논문 10편에 대해 연구업적의 독창성 및 수월성, 학문적 영향력과 기여도 등을 중점 평가한다.    ► 관련 보도자료  2024년도 한림원 정회원 선출 [한국과학기술한림원, 2023/11/30] 허준이 교수 등 40대 5명 포함 한림원 정회원 33명 선출 [동아사이언스, 2023/11/29]    

2023-12-07

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연구성과 이정은 교수가 이끄는 국제 연구팀, 다둥이 별의 탄생 비밀을 풀기위한 ALMA 관측과 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션의 콜라보

  다둥이 별의 탄생 비밀을 풀기위한 ALMA 관측과 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션의 콜라보 - 스트리머를 통해 물질을 공급받고 있는 세 쌍둥이 태아별 -   ■ 요약 o 연구필요성      대부분의 별이 다중성으로 태어나지만, 그 형성과정은 여전히 논란의 대상이다. 따라서 다중성의 형성 기작을 알아내는 것은 별탄생 이론을 포괄적으로 이해하기 위해 매우 중요하다. 지금까지 다중성 형성 기작에 대해 여러 가지 시나리오가 제안되었지만 아직 합의에 이르지 못하고 있다. 다중성 형성 과정을 이해하기 위해서는 ALMA와 같은 고해상도, 고감도 관측시설로 다둥이 별들이 탄생하는 순간을 직접 관측하는 것이 필요하다. 또한, 최근 태아별 관측에서 태아별을 향해 흐르는 가스 구조인 "스트리머 (streamer)"가 종종 보고되고 있다. 스트리머를 연구하는 것은 태아별이 어떻게 기체를 흡입하여 성장하는지를 보여주기 때문에 중요하지만, 이 기체 구조가 어떻게 형성되는지 아직 충분히 이해하지 못한 상태이다. 하지만, 다중성계에서 태아별 주변의 기체 흐름은 복잡한 구조를 가질 것이므로, ALMA의 고해상도 영상은 스트리머 기원을 연구함에 있어 강력한 도구가 될 수 있다. o 연구성과/기대효과      고분해, 고감도의 ALMA 관측과 슈퍼컴퓨터를 이용한 유체역학 수치 시뮬레이션을 비교하는 연구를 통해, 다중 항성계의 형성이 기존에 제시된 이분법적이 기작이 아니라 두 기작이 합쳐진 하이브리드 방식을 따라 만들어짐을 보인 첫 사례이며, 다중성 형성과정에서 태아별들에게 물질을 공급하는 나선팔 모양의 스트리머가 형성될 수 있음을 처음으로 제시하였다.   ■ 본문 □ 서울대학교 이정은 교수가 이끄는 국제 연구팀은 세 개의 태아별이 함께 태어나고 있는 다중 원시항성계 IRAS 04239+2436을 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 간섭계(ALMA)로 관측하여 태아별들 주위에서 세 개의 큰 나선 팔이 존재하는 것을 발견했다. 이 나선형 팔들은 일산화황 (SO) 분자가 방출하는 빛에서 그 형상을 드러냈다. ALMA 관측에서 얻은 기체의 분포와 속도 분포를, 호세이 대학교의 마츠모토 토모아키 교수가 슈퍼컴퓨터를 이용하여 수행한 수치 시뮬레이션과 비교하여, 이 세 개의 나선형 팔이 세 쌍둥이 태아별에게 물질을 공급하는 스트리머(streamer), 즉 태아에게 영양분을 공급하는 탯줄과 같은 역할을 한다는 사실을 확인하였다. 최근에 발견되기 시작한 스트리머의 기원이 의문이었는데, 이번  ALMA 관측과 유체역학 시뮬레이션을 결합하여 다중성이 형성되는 역동적인 과정에서 스트리머가 만들어질 수 있다는 것을 처음으로 밝혔다. 그림1. 난류가 포함된 성간구름에서 만들어지고 있는 세 쌍둥이 태아별,  IRAS 04239+2436. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)    □ 연구팀은 ALMA를 사용하여 어린 다중 원시항성계 IRAS 04239+2436 주변의 일산화황 (SO) 분자를 포함하여 여러 분자들이 방출하는 전파를 관측했다. IRAS 04239+2436은 지구에서 약 460광년 떨어진 곳에 위치한 '삼중 원시항성계', 즉 세 쌍둥이 태아별이다. 연구팀은 충격파가 존재하는 영역에서 SO 분자를 검출하면, 태아별 주변에서 일어나는 격렬한 기체 운동을 볼 수 있을 것으로 예상했다. 관측 결과, 연구팀은 세쌍둥이 태아별 주변에서 SO 분자를 검출했으며, SO 분자의 분포가 최대 400 천문 단위로 확장되는 큰 나선형 팔을 형성하고 있는 것을 발견했다. 또한 도플러 효과을 이용하여, SO 분자를 포함하는 기체의 속도분포를 얻는데 성공했다.  o 기체의 움직임을 분석한 결과, SO 분자로 추적한 나선형 팔은 실제로 세 쌍둥이 태아별을 향해 흐르는 스트리머라는 것이 밝혀졌다. "이번 ALMA 이미지의 가장 충격적인 특징은 SO 방출을 따라 분포하는 대형 다중 팔 구조입니다."라고 이정은 교수는 발견의 중요성을 강조했다. "이 이미지를 처음 봤을 때는 구조들이 가운데 위치한 태아별들을 중심으로 함께 회전하면서 춤을 추고 있는 듯한 인상을 받았습니다. 나중에 이 나선형 팔들이 태아별에게 물질을 공급하는 통로라는 사실을 밝힐 수 있었습니다."   o 연구팀은 기체의 움직임을 더 자세히 조사하기 위해 ALMA 관측에서 얻어진 기체의 속도를 성간기체구름에서 다중성 형성을 재현하는 유체역학 수치 시뮬레이션으로부터 얻어지는 속도와 비교했다. 일본 국립천문대(NAOJ) 계산천체물리센터의 천문학 전용 슈퍼컴퓨터인 '아테루이(ATERUI)'와 '아테루이 II (ATERUI II)'를 사용하여 수행된 이 시뮬레이션은 세 개의 태아별 주변에서 교란된 기체가 나선형 팔 모양의 충격파를 만드는 것을 보여주었다. 이 수치 시뮬레이션을 주도한 마츠모토 교수는 "세 개의 태아별을 향해 나선형 팔 모양으로 기체가 흐르는 것을 발견했는데, 이는 나선형 팔이 태아별에 기체를 공급하는 스트리머 역할을 함을 보여줍니다. 시뮬레이션과 관측에서 얻어진 기체의 속도분포가 일치하므로, 수치 시뮬레이션의 결과가 스트리머의 기원을 잘 설명 해준다고 생각할 수 있습니다." 라고 말했다.    그림2. 삼중 원시별 IRAS 04239+2436 주변의 기체 분포  (왼쪽) ALMA로 SO 분자 방출에서 관측된 것과 (오른쪽) 슈퍼컴퓨터 ATERUI의 수치 시뮬레이션으로 재현한 것. 왼쪽 패널에서 파란색으로 나타난 A와 B는 태아별 주변의 먼지에서 나오는 전파를 나타낸다. A는 분해되지 않은 두 개의 태아별을 포함하고 있다. 오른쪽 패널에서 세 개의 태아별 위치는 파란색 십자가로 표시하였다.  Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J.-E., Lee et al. □ 연구팀은 관측 자료와 수치 시뮬레이션을 비교하여 이 세 쌍둥이 태아별의 탄생 기작을 연구했다. 지금까지는 다중성 형성에 대해 두 가지 시나리오가 제안되어왔다. 첫째는 '난류 분화 시나리오'로, 난류를 포함하는 성간구름이 여러 개의 밀도가 높은 기체 덩어리로 분화하고, 그 덩어리 각각이 원시별로 진화하는 시나리오이다. 두 번째는 하나의 원시별을 둘러싼 기체원반이 분화해서 새로운 원시별을 만드는 과정을 통해 여러 개의 별을 형성하는 '원반 분화 시나리오'이다. 이번 연구를 통해 관측된 세 쌍둥이 태아별은 "난류 분화 시나리오"와 유사하게 기체구름의 분화로 별 형성 과정이 시작되고, 이후 "원반 분화 시나리오"처럼 원반에서 새로운 별의 씨앗이 생성된 후, 주변 기체의 난류와 연결된 나선 팔이 형성되어 물질을 흡입하는 하이브리드 시나리오로 설명할 수 있다. 관측 결과와 유체 역학 시뮬레이션 결과가 매우 유사하며, 이번에 관측 된 세 쌍둥이 태아별을 통해 하이브리드 시나리오에 의해 다중성이 형성되는 것을 처음으로 확인한 것이다. 마츠모토 교수는 "태아별과 스트리머의 기원이 동시에 종합적으로 밝혀진 것은 이번이 처음입니다. ALMA 관측과 시뮬레이션의 결합은 별 형성의 비밀을 밝히는 강력한 도구입니다."라고 말했다.  o 이정은 교수는 이번 연구로부터 다중 항성계에서 행성 형성이 얼마나 어려운지를 가늠할 수 있다고 했다. "행성은 원시별 주위에 형성되는 기체 및 먼지 원반에서 만들어집니다. 이 삼중 항성계의 경우, 원시별 주변의 원반이 작은데, 이는 중심의 좁은 영역 내에 원시별들이 밀집되어 있고, 원시별들이 서로 가깝게 궤도를 돌며 중력을 작용해서 서로의 원반 물질을 벗겨내기 때문입니다. 행성은 평온한 환경이 오랫동안 지속되어야 형성될 수 있습니다. 따라서 IRAS 04239 + 2436의 주변상황이 행성 형성에 도움이 되는 환경은 아닙니다."  마츠모토 교수는 "하이브리드 시나리오의 방식으로 다중 항성계가 형성되는 과정을 실제로 관측한 것은 다중 항성 형성 시나리오에 대한 논쟁을 해결하는 데 크게 기여할 것입니다. 또한, 이번 연구는 최근 발견된 스트리머의 존재를 확인했을 뿐만 아니라 어떻게 형성되는지 설명함으로써 중요한 진전을 이루었습니다."라고 말했다.  o 이번 연구결과는 2023년 8월 4일자 천체물리학저널에 게재되었다.   ■ 연구결과 ＜Title＞ Triple spiral arms of a triple protostar system imaged in molecular lines ＜Authors＞ Lee, Jeong-Eun Lee, Tomoaki Matsumoto, Hyun-Jeong Kim, Seokho Lee, Daniel Harsono, Jaehan Bae, Neal J. Evans II, Shu-ichiro Inutsuka, Minho Choi,  Ken'ichi Tatematsu,  Jae-Joon Lee,  Lee, Dan Jaffe <Journal> The Astrophysical Journal, 953, 82 URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acdd5b (DOI: 10.3847/1538-4357/acdd5b) ■ 용어설명    ※ 태아별, 원시별은 같은 용어이며, 아직 중심에서 핵융합이 일어나지 않은 상태를 의미한다. 다중성계는 여러 개의 별이 서로의 중력에 묶여있는 별의 집단을 의미한다. 스트리머(steamer)는 속도구조가 중심을 향해 떨어지고 있는 기체의 흐름이다.    ※ ALMA(아타카마 대형 밀리미터/서브밀리파 간섭계) : 전파간섭계는 여러 대의 전파망원경을 배열하고 이를 서로 간섭시켜, 거대한 하나의 전파망원경처럼 작동하도록 만드는 방법을 말한다. ALMA는 칠레 아타카마 사막에 건설해 운영하고 있는 세계 최대의 전파간섭계로 유럽남방천문대(ESO), 미국국립과학재단(NSF), 일본국립자연과학연구소(NINS), 캐나다국립연구회, 대만과학기술부(MOST), 대만중앙연구원(ASIAA) 그리고 한국천문연구원(KASI)과 협약을 맺고 있다.   ※ "ATERUI"와 "ATERUI II" : 일본 국립천문대(NAOJ) 미즈사와 캠퍼스(이와테현 오오시시)의 천문학 수치 시뮬레이션을 위한 NAOJ의 슈퍼컴퓨터들이다. "ATERUI" (Cray XC30)는 2013년부터 2018년까지 운영되었으며, 이론적으로 1.058 페타플롭의 최고 성능을 가졌다 (1 페타플롭은 초당 1조 개의 계산을 수행하는 성능). "ATERUI II" (Cray XC50)는 2018년 이후 운영되고 있으며, 이론적으로 3.087 페타플롭의 최고 성능을 가진 천문학 분야에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터이다.   ■ 유체역학 수치 시뮬레이션 동영상   슈퍼컴퓨터 "ATERUI"의 다중 항성계 형성 시뮬레이션. 이 영상은 여러 개의 원시별이 난류가 있는 필라멘트 상의 한 가스 구름에서 태어나서, 나선형 팔을 형성하고 궤도를 돌면서 주변 가스를 교란시키는 것을 보여준다. (Credit: 토모아키 마츠모토, 타카아키 타케다, 4D2U 프로젝트, 일본 국립천문대) ■ 연구자 ○ 성 명 : 이정은                                                 ○ 소 속 : 서울대학교 물리·천문학부(천문학전공) 교수                     ○ 연락처 : 02-880-6623, lee.jeongeun@snu.ac.kr  

2023-08-04

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