남반구 하늘 너머
남반구 하늘 너머
  • 함예솔
  • 승인 2020.01.19 17:00
  • 조회수 2144
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이 영상은 NASA의 우주망원경 TESS가 태양계 너머의 세계를 찾으며 남반구의 하늘을 1년간 관측하며 촬영한 이미지인데요. 대마젤란은하(LMC: Large Magellanic Cloud)와 소마젤란은하(SMC: Small Magellanic Cloud)의 모습도 보입니다. 석탄자루 성운(Coalsack nebula)의 모습도 보이는군요. 오리온 대성운도 보입니다. 31광년 떨어진 곳에 있는 지구와 유사한 행성들이 존재하는 GJ 357와 발견된 역대 가장 작은 외계행성이 있는 L 98-59의 모습도 확인할 수 있습니다. 

지구와 유사한 행성들이 존재하는 GJ 357항성계. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith
지구와 유사한 행성들이 존재하는 GJ 357. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith

NASA 고다드 우주비행센터(NASA’s Goddard Space Flight Center)에서 NASA Postdoctoral Program Fellow인 Ethan Kruse은 "TESS의 데이터 분석은 각각의 항성과 행성에 한번에 하나씩 초점을 맞춘다"며 "하지만 TESS가 우리에게 주는 전체 하늘의 정말로 멋진 광경을 한발짝 물러서서 한 번에 모든 것을 담아 강조하고 싶었다"고 전했습니다.

 

TESS, 뭘 보고 있니

우주망원경 TESS. 출처:  NASA's Goddard Space Flight Center
우주망원경 TESS. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center

TESS 우주망원경은 2018년 4월 케플러 우주망원경 후속으로 발사됐습니다. TESS는 '천체면통과 외계행성 탐색위성(Transiting Exoplanet Survey Satellite)'의 줄인 말로, 천체면을 통과하는 현상을 이용해 외계행성을 탐색합니다. 대부분의 외계행성은 모항성을 지날 때 모항성으로부터 빛을 일부 가로막아 마치 모항성이 어두워진 것과 같은 현상이 발생하는데요. 달이 태양 앞을 지나며 빛을 차단할 때 발생하는 일식 현상과 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 이는 외계행성을 직접 보는 건 아니지만 간접적으로 존재 여부를 확인하는 방법인데요. 이를 통과 관측법(Transit)이라고 합니다.

케플러 망원경에 있는 CCDs(charge-coupled devices). 출처: NASA and Ball Aerospace
케플러 망원경에 있는 CCDs(charge-coupled devices). 출처: NASA and Ball Aerospace

첫 번째 영상에 담긴 장면에서 TESS는 29개의 외계행성을 보았습니다. 또, 태양계 너머의 세상을 보고 있습니다. 천문학자들은 TESS가 본 장면을 통해 1,000개가 넘는 행성 후보들을 현재 연구 중 입니다. TESS는 남쪽하늘을 13개의 섹션으로 나눠 4대의 카메라를 이용해 거의 한 달 동안 각각 이미지를 촬영했는데요. 이 카메라에는 총 16개의 CCDs(charge-coupled devices)라는 장치가 탑재돼 있습니다.

 

남반구 밤하늘~ 출처: NASA/MIT/TESS and Ethan Kruse (USRA)
남반구 밤하늘~ 출처: NASA/MIT/TESS and Ethan Kruse (USRA)

CCD는 망원경으로 들어오는 광자를 기록해 특정 파장이나 색만 투과할 수 있도록 하는 다양한 필터를 가지는데요. 가령, 허블망원경에 있는 CCD 장치는 가시광선 스펙트럼을 통해 이 빛을 감지할 수 있고 사람 눈에 보이지 않는 자외선이나 적외선도 탐지가 가능합니다. CCD 장치는 천체망원경 뿐만 아니라 DSLR카메라에서도 사용된다고 하는데요. CCD 카메라는 작고 어두운 천체 이미지 관측에 적합하다고 합니다.

놀랍게도 TESS카메라는 외계행성이 천체면을 통과하는 현상을 찾기 위해 매 30분마다 하늘의 모든 섹션을 포착했는데요. 외계행성이 모항성 앞을 지날 때 잠시동안, 그리고 규칙적으로 빛이 어둡게 보입니다. TESS 망원경이 관측을 수행한 1년동안 CCDs 장치는 15,347개의 이미지로 30분짜리 과학 영상을 포착해냈습니다. 이 이미지들은 TESS가 보내온 남반구 밤하늘의 20TB(테라바이트)가 넘는 데이터 중 일부로 6,000편의 고화질 영화를 스트리밍하는 것과 비슷하다고 합니다. 참고로 테라바이트는 1000GB(기가바이트), 즉 1조byte(바이트)에 해당한다고 합니다.

 

TESS는 외계행성의 발견 외에도 태양계 내에 있는 혜성 이미지와 초신성(supernovae)이라고 불리는 수많은 별들의 폭발, 그리고 초거대질량 블랙홀(supermassive black hole)에 의해 찢어지고 있는 별들에서 나온 플레어(flare)까지 포착했습니다. TESS는 남반구 하늘 조사를 마치고 이제 방향을 돌려 1년간 북반구 하늘을 연구하기 시작했다고 하는군요. TESS는 또 얼마나 놀라운 발견을 하게 될까요.   

 

  • 초신성

 

초신성(SUPERNOVA)<br>
초신성(SUPERNOVA)

항성이 내부 연료를 다 소진하면 핵융합으로 인해 발생하는 압력이 중력을 견디지 못하게 됩니다. 남아있는 물질은 중력을 견디지 못하고 스스로 무너지면서 붕괴됩니다. 초신성 폭발을 일으켜 일부 물질은 우주로 퍼져 날아갑니다.


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