천문연, 유럽과 손잡고 목성 탐사선 정밀 추적 나선다

- 유럽 VLBI 연합연구소(JIVE)와 업무협약 체결

 - 한국우주전파관측망(KVN) 활용해 목성 탐사선의 초정밀 위치결정 임무 참여…

국내 전파천문 기술의 심우주 탐사 활용 확대

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)은 오늘(13일) 유럽 VLBI 연합연구소(이하 ‘JIVE’, Joint Institute for VLBI–European Research Infrastructure Consortium)와 유럽우주국(ESA)의 목성 탐사선 주스(JUICE, JUpiter ICy moons Explorer)의 정밀 위치 추적을 위한 업무협약(MOU)을 체결한다.

이번 협약은 천문연이 운영하는 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)을 활용해 주스 탐사선의 위치를 정밀하게 측정하고, 향후 초장기선 전파간섭계(VLBI)* 기술을 활용한 (심)우주항법 및 우주탐사 분야의 과학기술 협력을 강화하기 위해 마련됐다.

* VLBI(Very Long Baseline Interferometry, 초장기선 전파간섭계): 멀리 떨어진 여러 전파망원경을 동시에 활용해 천체나 우주선의 위치를 매우 정밀하게 측정하는 기술이다. 서로 다른 지역에서 수신한 전파 신호의 미세한 차이를 분석해 먼 우주에 있는 탐사선의 위치와 움직임을 파악할 수 있다.

주스는 유럽우주국이 2023년 4월에 발사한 목성 얼음위성 탐사선이다. 얼음위성 내부에 바다가 존재하는지 살펴보고, 생명체가 존재할 수 있는 환경이 갖춰져 있는지 등을 연구한다. 주스 탐사 임무에는 지상 전파망원경을 이용해 탐사선의 위치와 움직임을 정밀하게 측정하는 행성 전파간섭계 및 도플러 실험(이하 PRIDE, Planetary Radio Interferometry and Doppler Experiment)이 포함돼 있다. JIVE는 유럽 VLBI 관측망(EVN)의 핵심 연구기관으로, PRIDE 실험을 주도하고 있다. 

이번 협약에 따라 천문연은 KVN을 활용한 주스 탐사선의 정밀 위치 추적 임무에 참여한다. KVN으로 탐사선의 전파 신호 수신과 추적, VLBI 관측, 관측자료 전송과 임무 지원 등을 수행한다. JIVE는 천문연 및 프로젝트 참여기관들과 함께 관측 일정과 기술적 요구사항, 데이터 전송 방식 등을 조율한다. 

천문연과 JIVE의 협력은 2021년부터 추진돼 왔다. 당시 JIVE는 주스 탐사선의 VLBI 추적을 위해 과거 NASA 목성탐사선인 주노(Juno) 추적에도 참여한 경험이 있는 KVN에게 참여를 요청했으며, 이후 양 기관은 관련 기술과 관측 지원 방안을 지속적으로 논의해 왔다. 

천문연은 이번 협약을 계기로 2026년 하반기 중에 주스 탐사선의 VLBI 추적 관측에 참여할 계획이다. 이를 시작으로 근거리 VLBI(near-field VLBI), 우주선 추적 기술, 우주·행성과학 연구, 기술개발 및 인력교류 등으로도 협력 범위를 확대할 예정이다. 또 천문연은 ‘PRIDE-JUICE’ 프로젝트의 공식 협력기관으로 참여하며, 추후 관측을 통해 확보한 데이터를 공동연구와 학술논문 등에 활용할 계획이다. 

박장현 천문연 원장은 “이번 협약은 기존 천체관측에 주로 활용돼 온 KVN의 역할을 심우주 탐사 분야로 확대한다는 점에서 의미가 있다”며 “이를 바탕으로 향후 다양한 국제 심우주 탐사 임무에 참여할 수 있는 기술적 기반을 강화할 것으로 기대한다”고 밝혔다. (보도자료 끝. 참고자료 있음)

<참고자료> 

◦ JUICE(JUpiter ICy moons Explorer)

유럽우주국(ESA)이 2023년 4월 발사한 목성 얼음위성 탐사선이다. 탐사선은 2031년 7월 목성에 도착할 예정이며, 이후 약 2035년까지 목성과 주요 위성을 탐사할 계획이다. 목성과 주요 얼음위성의 형성 및 진화 과정을 연구하고, 생명체가 존재할 수 있는 환경의 가능성을 탐색하는 것을 주요 목표로 한다.

◦ 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)

KVN은 서울, 울산, 제주, 평창에 있는 직경 21m 전파망원경 4기로 구성된 초장기선 전파간섭계(VLBI)로 우리나라 크기만한 가상의 큰 망원경을 구현하여 높은 분해능을 얻을 수 있다. 이를 통해 블랙홀이나 활동성 은하핵, 별의 탄생과 사멸 지역과 같은 우주의 초미세 구조를 세밀하게 관측할 수 있다. 참고로 KVN은 2013년 ESA 멕스(MEX, Mars EXpress) 탐사선이 화성의 가장 큰 위성인 포보스(Phobos) 근접 비행 추적 임무를 참여했으며, 이후 NASA 목성탐사선인 주노(Juno)의 VLBI 추적에도 참여했다. 이번 협력을 통해 기존 전파천문 관측뿐 아니라 심우주 탐사선 추적에도 본격적으로 활용될 예정이다.

□ 협약 개요

 ◦ (협 약 명) 한국천문연구원(KASI)–유럽VLBI연합연구소(JIVE) VLBI 협력 MOU

 ◦ (협약일시) 2026. 10. 13.(화) 15:30

 ◦ (협약장소) 한국천문연구원 세종홀 2층 회의실 

 ◦ (협약목적) ESA JUICE 탐사선의 정밀 위치 추적 및 우주 VLBI 분야 국제협력 강화

 ◦ (유효기간) 협약 체결일로부터 5년 

미항공우주국(NASA) 차세대 원적외선 우주망원경 미션 ‘프리마(PRIMA)’ 참여

- NASA 첫 준대형급(Probe급) 미션으로 프리마(PRIMA) 최종 선정

- 스피어엑스(SPHEREx)에 이어 NASA 준대형 우주미션에 국제협력 참여

【관련 국정과제】 28. 세계를 선도할 넥스트(NEXT) 전략기술 육성

우주항공청(청장 오태석)은 미항공우주국(이하 ‘NASA’)의 차세대 우주망원경 미션으로 선정된 프리마(PRIMA)* 사업에 한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)이 국제협력 파트너로 참여한다고 밝혔다.

* PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics)는 원적외선을 통해서 우주를 관측하는 NASA의 미션으로 2033년 우주망원경 발사 예정임

프리마는 1.8m 크기 주경과 고성능 원적외선 분광기 및 영상기를 탑재해 가시광이나 근적외선으로는 파악하기 어려운 차갑고 먼지에 가려진 우주를 정밀하게 관측하는 우주망원경으로 은하의 화학적 진화, 은하와 초대질량 블랙홀의 공동진화, 별과 행성계 형성 과정과 물의 기원을 연구하기 위해 추진되는 준대형급(Probe급*) 차세대 원적외선 미션이다. NASA는 새롭게 신설된 준대형급 첫 번째 미션으로 프리마를 선정했으며, 2033년 발사와 5년간의 과학 임무 수행을 목표로 하고 있다.

  * Probe급 임무: NASA의 대형 전략미션(예: 제임스웹 우주망원경)과 중소형 미션(예: 스피어엑스) 사이 예산 상한 12억달러(약 1.6조) 규모의 임무로, 특정 핵심 과학 주제에 대해 세계적 수준의 관측 성능과 높은 과학적 파급력을 목표로 함  

한국 연구진은 NASA의 적외선 우주망원경 스피어엑스(SPHEREx) 국제협력을 통해 축적한 극저온 시험, 분광 검교정, 자료 분석 및 과학 연구 경험을 바탕으로 프리마 미션 전반에 참여할 계획이다. 특히 천문연은 기존 스피어엑스 분광 검교정에 활용했던 극저온 성능시험 챔버를 한층 개선해 프리마 분광 탑재체 검교정 및 성능 검증을 위한 핵심적인 인프라와 기술 지원을 제공하기로 했다.

과학 연구에서도 한국 연구진은 스피어엑스의 전천 근적외선 분광자료와 프리마 원적외선 관측자료를 결합한 광범위한 다파장 공동 연구를 수행할 예정이다. 이를 통해 별 형성 영역과 성간물질의 물리/화학적 특성, 원시행성계 원반에서의 물과 먼지 형성과 진화, 폭발적 별생성 은하와 활동은하핵의 성장과 진화 등 주요 과학 주제에서 한국 주도의 연구 성과를 창출할 것으로 기대된다.

박장현 천문연 원장은 이번 참여를 계기로 우주망원경 분야의 연구 및 개발 역량을 더욱 고도화하고, 향후 우리나라가 차세대 우주망원경 미션을 주도할 수 있는 역량을 키워 나가겠다고 말했다.

오태석 우주항공청장은 “프리마 미션 참여는 NASA와의 우주망원경 협력 네트워크를 세계 최고 수준의 원적외선 우주망원경 미션으로 확장한다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “우리 연구진이 세계적 규모의 우주탐사 미션에서 독자적인 과학 연구성과를 내고, 우주과학 분야의 국제협력 역량을 한 단계 더 발전시킬 수 있도록 적극 지원하겠다”고 강조했다.

<참고자료> 

□ 개요 및 한국측 기여 내용

 ㅇ (개요) 첫 번째 NASA Probe-Class 미션으로 1.8m 원적외선(Far-Infrared)*  우주망원경으로, 2033년 발사 및 5년 과학임무 수행 예정

      * (원적외선) 가시광이나 근적외선과 달리, 차가운 가스나 먼지를 투과하거나 그 자체에서 나오는 열적 신호를 방출하는 파장대

 ㅇ (목적) 은하‧별‧행성계의 형성‧진화 연구를 위한 고감도 영상‧분광‧편광 관측

 ㅇ (기대효과) ’09년 ESA Herschel(허셜) 이후 첫 대형 원적외선 우주관측 미션으로 기존 적외선 관측자료(제임스웹, 스피어엑스 등)간 시너지 기대

 ㅇ (한국 측 기여 내용) 스피어엑스 극저온 챔버 개량을 통한 프리마 기여

    - 기존 스피어엑스 검교정에 활용되었던 극저온 챔버를 개량해 프리마 원적외선 분광기 극저온 검교정* 에 활용하고자 함

      * 관측 데이터의 눈금을 우주의 실제 물리량(밝기, 파장 등)에 맞추는 등, 관측기기가 계획대로 정확하게 동작하는지 측정하고 비교하는 핵심 정밀 교정 작업

- 2026년 추석 보름달 관련 천문정보

2026년 한가위(9월 25일, 금요일) 보름달이 서울 기준 17시 34분에 뜬다.

9월 25일 한가위 보름달이 뜨는 시각은 서울을 기준으로 17시 34분이며, 가장 높이 뜨는 시각은 같은 날 23시 31분이다. 

달이 태양의 정 반대쪽에 위치해 완전히 둥근달(망望)이 되는 시각은 추석 모레인 9월 27일 1시 49분이다. 따라서 추석날 밤에 보이는 보름달은 완전히 둥근달이 아니고 왼쪽이 조금 덜 찬 달로 보이게 된다.

해발 0m를 기준으로 주요 도시에서 달이 뜨고 지는 시각은 아래와 같다.

한편, 전국 주요지역의 해‧달 출몰시각을 비롯한 다양한 천문지식은 천문우주지식정보 홈페이지 ‘KASI 코스모스 허브’(https://astro.kasi.re.kr/kor/life/pageView/6)를 통해 확인할 수 있다. 천문연은 최근 해당 홈페이지를 개편해 주요 천문현상 정보뿐 아니라 각종 천문이벤트 및 제보 등 시민이 참여할 수 있는 플랫폼으로 운영하고 있다. (보도자료 끝.) 

제34회 한국천문연구원 천체사진공모전 수상작 ©최상주

암흑물질의 정체를 묻다

- 시뮬레이션 우주실험 분석 결과…표준 암흑물질 모형 판정할 실마리 획득 

- 관측과 시뮬레이션 융합한 ‘K-코스모스’ 사업의 선행 연구

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 연구진이 은하단의 은하 사이를 떠도는 아주 희미한 별빛이 암흑물질의 분포를 따라간다는 사실을 컴퓨터 시뮬레이션 연구를 통해 확인했다. 

  우주를 구성하는 물질의 대부분은 눈에 보이지 않는 암흑물질이다. 암흑물질은 빛을 내거나 반사하지 않아 망원경으로 직접 볼 수 없지만, 강한 중력으로 은하들이 흩어지지 않게 붙잡아 둔다. 바람 자체는 보이지 않아도 흔들리는 나뭇가지로 그 존재를 알 수 있듯, 천문학자들은 별과 은하의 움직임과 분포를 통해 암흑물질의 존재와 성질을 추적한다.

  이번 연구의 핵심은 암흑물질 입자들이 서로 충돌하거나 상호작용하는지를 관측적으로 구별할 수 있는가에 있다. 표준 모형인 차가운 암흑물질(CDM, Cold Dark Matter)은 입자끼리 거의 충돌하지 않는다고 가정한다. 반면 자기상호작용 암흑물질(SIDM, Self-Interacting Dark Matter) 모형에서는 암흑물질 입자들이 서로 약하게 상호작용하고 산란할 수 있어 암흑물질의 공간 분포가 CDM과 달라질 수 있다. 

  연구진은 국제 공동연구를 통하여 수행된 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 일종의 ‘쌍둥이 우주’ 실험을 수행했다. 동일한 초기 조건에서 출발하되 한쪽에는 암흑물질 입자가 서로 충돌하지 않는 CDM 모형을, 다른 한쪽에는 입자끼리 상호작용하는 SIDM 모형을 적용했다. 이후 두 가상 우주에서 은하단 두 개가 약 130억 년 동안 형성되고 진화하는 과정을 추적했다. 연구진은 각 은하단에 암흑물질·가스·모든 별·은하·중심은하와 은하단내광*까지 총 5개의 분포 지도를 시대별로 그리고, 각각의 분포가 암흑물질과 ‘얼마나 유사한지’를 독자 개발한 통계적 방법으로 분석했다. 

* 은하단내광(ICL, Intracluster Light): 은하들이 스쳐 지나가거나 충돌하는 과정에서 원래 은하로부터 떨어져 나온 별들이 특정 은하에 속하지 않은 채 은하단 안을 떠돌며 만드는 매우 희미한 빛으로, 대표적인 초극미광 천체다.

  그 결과, 은하단 안을 떠돌며 만드는 매우 희미한 빛인 은하단내광이 가스, 별, 은하보다도 암흑물질의 분포를 더 충실하게 따라간다는 사실을 확인했다. 특히 은하단내광과 암흑물질 분포가‘닮은 정도’는 암흑물질의 성질에 따라 달라진다는 것으로 나타났다. 이는 실제 우주에서 관측한 은하단내광의 분포와 암흑물질의 분포가 얼마나 일치하는지를 측정하면 암흑물질의 성질을 구별할 수 있는 단서를 얻을 수 있다는 의미다. 나아가 초극미광 관측이 서로 다른 암흑물질 모형을 실제 우주에서 검증하는 새로운 관측 수단이 될 수 있음을 보여준다.

  이번 논문의 제1저자인 유재원 천문연 선임연구원은 “표면밝기 30등급 안팎의 은하단내광을 관측한다면 암흑물질 모형을 실제 우주에서 가려낼 수 있을 것”이라며 “기존의 입자 검출이나 중력렌즈 분석을 대체한다기보다 서로 다른 방법을 독립적으로 교차검증하는 새로운 관측 축을 제공한다”고 말했다.

  천문연은 은하단내광 같은 초극미광 천체를 관측하기 위해 국내 순수 기술로 K-DRIFT(KASI Deep Rolling Imaging Fast Telescope) 망원경을 개발했으며, 올해 본격적인 관측을 앞두고 있다. 연구진은 앞으로 K-DRIFT로 관측한 실제 우주의 빛 분포와 다양한 암흑물질 모형으로 구현한 ‘쌍둥이 우주’ 시뮬레이션을 통합 분석해 표준 암흑물질 모형의 유효성을 검증하고 암흑물질의 성질을 밝히기 위한 연구를 이어갈 예정이다. 이를 위해 천문연은 초극미광 관측과 대규모 시뮬레이션 및 이론 연구를 하나로 연계한 K-COSMOS(Korea Cosmic Structure & Matter Observatory) 과제의 시작을 앞두고 있다.

 해당 과제 책임자인 곽영실 천문연 기초천문연구본부장은 “천문연은 K-DRIFT를 통한 초극미광 관측기술과 대규모 우주 시뮬레이션 연구 역량을  함께 보유하고 있다”며 “이번 선행 연구를 바탕으로 초극미광 관측과 대규모 시뮬레이션, 이론 연구를 하나로 묶은 K-COSMOS 사업을 본격적으로 추진해 나갈 예정이다”고 말했다.

  박장현 천문연 원장은 “암흑물질은 우주 물질의 약 85%를 차지하지만 정체가 밝혀지지 않아 전 세계 천문학계가 풀어야 할 대표 난제”라며 “이 도전적인 문제를 해결하기 위해서는 우리나라가 가진 강점 기술과 역량을 취합한 전략과 장기적이고 지속적인 사업이 필요하다”고 강조했다. 

 한편 이번 연구 결과는 미국 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)에 게재됐다. (보도자료 끝. 추가자료 있음.)

그림 1. 수천 개의 은하가 모인 은하들의 도시 ‘은하단’의 상상도. 우주에서 중력으로 결합된 가장 큰 천체 구조인 은하단 질량의 약 85%가 암흑물질이다. 보이지 않는 암흑물질(하늘색 점선)이 중력으로 전체를 붙잡고 있고, 은하 사이에는 떠도는 아주 희미한 별빛인 은하단내광(보라색)이 퍼져 있다. (AI 생성 그림)

그림 2. 시뮬레이션 속 은하단(CDM, 현재 시점 기준)의 다섯 가지 지도. 색이 진할수록 물질이 빽빽한 곳이다. 맨 우측 ‘중심은하+은하단내광’ 지도가 맨 왼쪽 암흑물질 지도와 가장 닮았다. 

<참고 설명> 

○ K-COSMOS(Korea Cosmic Structure & Matter Observatory) 사업

천문연은 초극미광 관측과 대규모 시뮬레이션 및 이론 연구를 하나로 묶는 K-COSMOS(Korea Cosmic Structure & Matter Observatory) 과제를 2027년부터 추진할 예정이다. 초극미광 탐사로 얻은 실제 우주의 빛 지도와 여러 암흑물질 모형으로 구현한 쌍둥이 우주 실험(우주 디지털 트윈)을 통합 분석하여 표준 암흑물질 모형의 유효성을 판정하고 더 나아가 암흑물질의 본질을 구명하는 것을 목적으로 한다. 이번 논문은 그 방법론을 시뮬레이션 상에서 미리 검증한 것으로, K-COSMOS 사업이 추구하는 관측과 이론의 통합연구 방향을 앞서 보여준 사례에 해당한다. 

○ 은하단내광 (ICL, Intracluster Light)

은하끼리 스쳐 지나가거나 충돌할 때, 원래 은하에서 떨어져 나온 별들이 특정 은하에 묶이지 않고 은하단 안을 떠돌며 만드는 매우 희미한 빛을 ICL(Intracluster Light)이라고 한다. 은하단 전체 별빛의 15~20%를 차지하지만 너무 어두워 관측이 매우 어렵다. 이 별들은 은하단 전체의 중력, 곧 암흑물질의 중력을 따라 움직이기 때문에 ICL은 암흑물질을 비추는 ‘보이는 그림자’가 된다. 

○ 초극미광 (Ultra-Low Surface Brightness) 

초극미광 관측은 우리은하와 같은 은하들이 오랜 시간 성장하며 남긴 희미한 흔적과 이론적으로 존재가 예상되지만 너무 어두워 발견되지 못한 은하들을 찾기 위한 것이다. 이러한 흔적은 우주의 성장 역사를 기록한 ‘우주 화석’과 같다. 그 모양과 분포를 정밀 분석하면 은하가 어떤 충돌과 병합을 거쳐 지금의 모습이 되었는지 밝히고, 나아가 암흑물질의 분포를 추적할 수 있다.

○ K-DRIFT (KASI Deep Rolling Imaging Fast Telescope)

  은하단내광은 밤하늘 배경보다 수천 배 어두워 일반 망원경에서는 내부 산란광과 배경 하늘의 미세한 구조에 쉽게 묻힌다. K-DRIFT는 이 문제를 해결하기 위해 부경이 주경을 가리지 않는 비차폐 자유곡면 3반사 광학계를 세계 최초로 0.5미터급에 적용했다. 산란광을 원천적으로 줄이고, 루빈 천문대보다 2배 이상 넓은 시야로 은하단 전체를 한 번에 담으며, 초극미광 탐사 효율은 기존 대비 약 20배 높다. 이는 단일 장비의 성능을 넘어 설계·제작·정렬·검증·운영·데이터 처리로 축적된 기술자산이다. 1세대(G1)는 2025년 11월 칠레 엘 사우스(El Sauce) 천문대에 설치되어 2026년 하반기부터 남반구 초극미광 탐사를 시작할 예정이며, 이후 과학관측로켓을 통한 우주환경 검증을 거쳐 우주망원경으로 나아가는 단계적 전략을 추진하고 있다.

<논문 및 연구팀>

○ 논문

- 제목 : Intracluster Light as a Probe for Dark Matter: Exploring Self-interacting Dark Matter and Cold Dark Matter with C-EAGLE Sims

- 게재지 : 미국 천체물리학저널(The Astrophysical Journal)

- 게재 일자 : 2026년 9월 3일 

○ 연구팀 

1. 유재원 (한국천문연구원 선임연구원)

2. 고종완 (한국천문연구원 책임연구원, K-DRIFT 연구책임자, UST 교수)

3. 박창범 (고등과학원)

4. Cristiano G. Sabiu (서울시립대학교)

5. 김주한 (고등과학원)

6. 이재현 (한국천문연구원)

7. Ellen L. Sirks (Universidad Aut´onoma de Madrid) 

8. Ankit Singh (University of Nottingham)

박병곤 책임연구원 선정

- 거대마젤란망원경 사업 등 국제 공동연구 선도 공로 

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 은 ‘2026년 올해의 KASI인상’에 대형망원경센터 박병곤 책임연구원을 선정했다. 

올해의 KASI인상 수상자인 박병곤 책임연구원은 1992년부터 현재까지 거대마젤란망원경(이하 GMT) 참여, 외계행성탐색시스템(KMTNet) 건설, 루빈천문대(Rubin Observatory) 참여 등 국가 핵심 천문연구 사업을 기획·추진하며 광학 천문학의 연구 기반을 구축해왔다.

2009년부터 거대마젤란망원경기구(GMTO)에서 천문연 대표 및 이사로 활동하며, 국제공동 건설사업의 전략 수립과 주요 의사결정을 주도해왔다. 더불어 협상을 통해 G-CLEF와 GMTNIRS 등 GMT의 핵심 관측기기 국제 공동개발 참여의 기반을 마련하고, 한국의 국제 연구개발 경쟁력 강화에 기여해왔다. 특히 지난 6월 서울에서 개최된 GMTO 이사회 및 국제행사를 성공적으로 총괄해 한국 천문학계와 천문연의 위상 제고에 공헌한 점을 인정받았다. 

한편 GMT는 구경 25.4m의 차세대 초거대망원경으로, 2030년대 중 완공을 목표로 하고 있다. 2027년 최종설계를 완료하고 본격적인 건설을 개시할 예정이며, 전 세계 6개국의 총 16개 기관이 공동으로 참여하고 있다. 

‘올해의 KASI인상’ 시상은 10일 한국천문연구원 52주년 창립기념식에서 진행된다. (보도자료 끝. 참고 사진 있음.)

박병곤 책임연구원

우주에서 역대 가장 먼 원시 초은하단 발견

- 우리은하 질량의 약 5,000배

- 천문연 연구진 후속 분광관측 주도…정밀 3D 지도 구현

- 은하단 성장과 ‘우주 거미줄’ 연결 확인

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)이 참여한 국제 공동 연구진이 지금까지 발견된 것 가운데 가장 멀리 떨어져 있는 무거운 원시 초은하단(proto-supercluster)*을 발견했다. 

※  원시초은하단(proto-supercluster): 은하단은 수백 개에서 수천 개의 은하가 중력으로 묶여 있는 우주 최대 규모의 중력 결합 구조다. 원시 초은하단은 여러 은하단이 모인 초은하단(supercluster)으로 성장하기 전 단계의 거대구조다. 오늘날 가까운 우주에서 관측되는 성숙한 은하단은 초기 우주의 원시은하단(proto-cluster)에서 시작해 작은 구조들이 서로 합쳐지면서 성장한 것으로 알려져 있다. 먼 우주의 원시은하단을 관측하면 이러한 은하단의 형성과 진화 과정을 거슬러 살펴볼 수 있다. 

이번에 발견한 우리은하 질량의 약 5,000배에 달하는 원시 초은하단 ‘COSMOS-z3.1-A’는 우주의 나이가 약 20억 년일 때 형성된 초기 우주의 거대구조다. 이는 지금까지 발견된 원시 초은하단 중 가장 멀리 떨어져 있을 뿐만 아니라, 역대 최대 규모의 질량을 가진 것으로 나타났다.

이번 연구에는 천문연과 한국고등과학원, 미국 퍼듀대학교 및 럿거스대학교가 공동 운영하는 대규모 탐사 프로젝트 ‘ODIN(One-hundred-deg² DECam Imaging in Narrowbands)’의 관측자료가 활용됐다. ODIN은 칠레 세로톨로로  천문대(CTIO)의 빅터 M. 블랑코 4m 망원경에 장착된 암흑에너지카메라(DECam)를 이용해 지난 3년간 100일 이상 관측을 수행하며 먼 우주의 은하와 거대 구조를 탐사해왔다. 지금까지 연구진은 ODIN 탐사를 통해 약 100억~120억 광년 떨어진 150개의 원시은하단을 찾아냈다. 이 가운데 은하가 특히 높은 밀도로 모여 있는 두 구조 ‘COSMOS-z3.1-A’와 ‘COSMOS-z3.1-C’를 선정해 집중 분석했다.

ODIN 탐사관측을 통해서는 이들 원시은하단을 구성하는 은하가 하늘의 어느 위치에 있는지 2차원 좌표를 파악할 수 있다. 하지만 이들이 실제 우주 공간에서 어떻게 분포하고 서로 연결돼 있는지를 밝히기 위해서는 각 은하까지의 거리 정보가 필요하다.

이에 연구진은 암흑에너지분광장비(DESI), 제미니 망원경의 다천체분광기(GMOS), 켁Ⅱ 망원경의 다천체분광기(DEIMOS) 등을 이용해 후속 분광관측을 수행했다. 이를 통해 각 은하까지의 거리를 측정하고, ODIN의 2차원 위치 정보와 결합해 은하들의 실제 공간 분포를 3차원으로 재구성했다.

특히 천문연 문병하, 전은수 연구원은 원시은하단 내에 존재하는 거대한 가스 구름인 '라이만 알파 성운'을 탐색하고 후속 분광 관측을 주도하여 이들과 원시은하단 간의 물리적 관계를 규명했다. 뿐만 아니라, 천문연은 국제 제미니천문대(International Gemini Observatory)의 파트너 기관으로, 이번 연구에서도 제미니 망원경의 다천체분광기를 활용해 원시은하단의 3차원 구조를 밝히기 위한 관측을 수행했다.

그 결과, 연구진은 먼 우주에 있는 다수의 원시은하단에 대한 정밀한 3차원 우주지도를 제작하는 데 성공했다. 이처럼 먼 우주에 존재하는 여러 원시은하단을 상세한 3차원 구조로 구현한 것은 이번 연구가 최초 사례 중 하나다.

3차원 지도를 분석한 결과, COSMOS-z3.1-A와 COSMOS-z3.1-C는 모두 시간이 흐르면 가까운 우주에서 가장 거대한 은하단 중 하나인 머리털자리 은하단(Coma Cluster)보다 더 무거운 은하단으로 성장할 것으로 나타났다. 특히 COSMOS-z3.1-A는 단일 원시은하단을 넘어, 여러 은하단이 모인 초은하단으로 성장할 ‘원시 초은하단’인 것으로 밝혀졌다. COSMOS-z3.1-A는 기존에 알려진 원시 초은하단인 ‘하이페리온(Hyperion)’보다도 더 이른 시기에 형성된 구조다. 연구진은 이처럼 극단적으로 무겁고 밀도가 높은 구조가 은하단 1만 개당 하나 미만으로 존재할 정도로 매우 희귀할 것으로 추정한다.

또한 연구진 또한 3차원 지도를 통해 이들 원시은하단이 하나의 매끄러운 구조가 아니라 여러 개의 작은 덩어리가 모인 불규칙한 형태를 띠며, 여러 우주 거미줄 필라멘트(cosmic web filament)가 교차하는 지점에 자리한다는 사실을 확인했다. 이는 작은 구조가 먼저 형성되고 이후 서로 병합하면서 더 큰 구조를 이룬다는 기존의 ‘상향식(bottom-up) 우주 구조 형성 모델’을 관측적으로 뒷받침하는 결과다.

현재 이들 원시은하단을 구성하는 여러 작은 구조는 시간이 흐르면서 중력에 의해 서로 합쳐지고, 결국 오늘날 가까운 우주에서 관측되는 크고 안정적인 은하단으로 진화할 것으로 연구진은 보고 있다.

  본 논문의 제3저자이자 ODIN 탐사관측팀에서 핵심 역할을 한 문병하 박사(8월 UST 졸업)는 “이번 연구는 우주 나이가 20억 년에 불과하던 시기에 이미 거대한 우주 구조의 골격이 형성되고 있었음을 보여준다”며, “막연히 이론으로만 예측하던 초기 우주의 거대구조 형성 현장을 실제 3차원 관측 데이터로 직접 규명했다는 점에서 우주 진화 연구의 중요한 이정표가 될 것”이라고 설명했다.

  한편, 제미니 국제천문대의 한국측 운영 책임자인 천문연 석지연 책임연구원은 “제미니 망원경을 이용한 다천체 분광 관측은 원시은하단 후보 은하들의 적색편이를 확인해 3차원 구조를 재구성하는 데 핵심적인 역할을 했다”며, “천문연이 국제공동 운영을 통해 확보한 제미니 망원경의 관측자료가 이번 세계적인 발견에 직접적으로 기여했다는 점에서 뜻깊다”고 덧붙였다.

이번 연구에서 제시한 3차원 구조 재구성 방법론은 향후 원시은하단의 중심과 외곽을 구분하고 이들과 연결된 우주 필라멘트의 구조를 정밀하게 파악하는 데 활용될 전망이다. 또한 향후 베라 루빈천문대(Vera C. Rubin Observatory)가 수행하는 대규모 탐사 관측자료와 ODIN 자료를 결합해 초기 우주부터 현재까지 은하와 은하단이 어떻게 성장하고 진화해왔는지를 보다 정밀하게 추적할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구 결과는 국제학술지 The Astrophysical Journal에 게재됐다. (보도자료 끝. 추가자료 있음.)

* 대표 이미지 

그림 1. 새로 발견된 원시 초은하단 (COSMOS-z3.1-A) 영역을 포착한 컬러 이미지. ODIN 탐사관측의 협대역 필터 데이터를 합성해 제작했다. 원시 초은하단은 훗날 중력에 의해 결합하여 거대한 초은하단으로 성장할 구조다. COSMOS-z3.1-A는 지구로부터 약 120억 광년 떨어져 있으며, 우리은하 질량의 약 5,000배에 달하는 거대한 규모를 자랑하는, 지금까지 발견된 것 중 가장 멀고 무거운 원시 초은하단이다. 다만, 이 이미지에서는 구조 앞뒤로 빼곡히 자리한 수많은 배경 및 전경 은하들 때문에 원시 초은하단을 구성하는 은하들만 시각적으로 구분해 내기는 매우 어렵다.

- 축적된 데이터 활용…

NASA 위성과의 비교 검증 통해 국제학술지 게재

- 국산 초소형위성 활용한 초제궤도 우주환경 감시 가능성 제시

한국천문연구원(원장 박장현) 도요샛(SNIPE) 연구진이 초강력 태양폭풍이 지구 저궤도 위성에 미치는 대기 저항(항력)* 증가 효과를 정량적으로 규명하는 데 성공했다. 

* 대기 항력: 대기권에서 물체가 이동할 때 공기와의 마찰·압력 차이로 생기는 저항력

연구진은 2024년 5월 발생한 슈퍼 태양폭풍 기간(2024년 5월 10일 20시~12일 4시, 32시간) 동안 도요샛 위성들의 고도가 약 300m 낮아지는 현상을 포착했다. 이를 바탕으로 태양폭풍으로 인해 지구 저궤도의 대기 밀도와 위성이 받는 대기 저항이 얼마나 증가하는지를 정량적으로 분석했다.

분석 결과, 태양폭풍이 정점에 이르렀을 때 위성 주변의 대기 밀도는 평상시보다 2배 이상 급증한 뒤 점차 폭풍 이전 수준으로 회복되는 것으로 나타났다. 위성 운용 고도인 500km 부근에서 태양폭풍 기간 중 대기 저항이 증가한다는 사실은 알려져 있었지만 대기가 매우 희박해 그 변화를 정밀하게 측정하고 정량화하는 데에는 한계가 있었다.

연구진은 비슷한 고도에서 편대비행 중인 도요샛 위성 3기의 궤도 변화를 정밀 분석함으로써 대기 저항 변화를 정량적으로 유추하는 데 성공했다. 또한 미국항공우주국(NASA)의 대형 위성 그레이스-팔로우온(GRACE-FO) 관측자료와 도요샛을 통해 산출한 결과를 비교한 결과, 두 자료가 상당히 일치한다는 사실을 확인했다.

이번 성과는 도요샛이 3년 넘게 임무를 수행해 축적된 관측 데이터를 수퍼 태양 폭풍 기간 자료와 비교할 수 있었기에 가능했다. 도요샛은 2023년 5월 25일 누리호 3차 발사를 통해 고도 약 550km 태양동기궤도에 투입된 이후, 현재까지도 건강한 상태로 우주환경 감시 임무를 이어가고 있다. 10kg급 초소형 큐브위성임에도 불구하고 2024년 5월, 2024년 10월, 2025년 11월, 2026년 1월 발생한 4차례의 초강력 태양폭풍을 모두 견뎌내며 지구 전리권* 및 자기권 플라즈마**의 변화를 지속적으로 관측해왔다. 

  * 전리권: 지표로부터 약 60~1,000km까지의 공간으로 지구와 가장 가까운 우주 영역

  ** 플라즈마: 이온과 전자가 분리된 물질의 상태, 전리권은 중성인 공기 입자, 음의 전기를 띠는 전자 그리고 양전기의 이온이 혼재된 독특한 공간이다.

연구진은 특히 거의 같은 고도에서 운용되는 동일한 형태의 도요샛-나래와 도요샛-라온이 자세제어 상태에 따라 서로 다른 대기 저항을 받는다는 사실을 확인했다. 그리고 자세가 안정적으로 제어된 도요샛-나래의 궤도정보로부터 계산한 대기 밀도는 NASA 그레이스-팔로우온 위성의 관측값과 상당히 일치했다. 이는 고가의 정밀 측정 장비를 탑재하지 않더라도 위성의 궤도와 자세 정보만으로 저궤도 대기 밀도의 변화를 저비용으로 감시할 수 있음을 보여준다. 또한 단일 위성이 아닌 여러 위성이 함께 비행하는 군집위성을 활용하면 각 위성의 데이터를 서로 비교해 저궤도 대기 밀도의 시간적·공간적 변화를 동시에 분석할 수 있다는 장점도 확인했다.

태양폭풍에 따른 대기 저항 증가는 저궤도, 특히 초저궤도 위성의 안정적인 운용과 직결되는 문제다. 실제로 2022년 2월에는 발사 직후 저궤도에 있던 스타링크 위성들이 태양폭풍으로 증가한 대기 저항의 영향을 받아 다수가 궤도에 안착하지 못하고 대기권으로 재진입한 사례가 있다.

최근 활용이 확대되고 있는 초저궤도 위성은 지구와 가까운 궤도에서 운용돼 영상 해상도와 통신 성능, 발사 비용 등의 측면에서 국방·통신 분야에 강점을 갖는다. 반면 일반적인 저궤도보다 대기 저항의 영향을 크게 받아 궤도 수명이 짧고 안정적인 운용이 어렵다는 한계가 있다. 특히 태양활동에 따라 초저궤도 대기 밀도가 크게 달라질 수 있어 위성의 최적 설계와 안정적인 운용을 위해서는 관련 우주환경 자료와 예측 기술 확보가 중요하다.

   이번 연구 논문의 제1 저자인 천문연 송호섭 박사는 “저궤도에서의 대기 저항을 국내에서는 처음으로 한국 큐브위성을 이용해 분석했다는 데 의의가 있다”며“초저궤도 위성 활용이 확대되는 만큼 대기 밀도를 여러 지점에서 정확히 예측하는 기술이 중요해지고 있는데, 이번 연구가 관련 기술 개발을 위한 선행연구로 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

  도요샛 프로젝트 연구책임자인 천문연 이재진 책임연구원은 “우리 기술로 제작하고 발사된, 설계 수명 1년의 국산 꼬마 위성이 지난 3년여간 꾸준히 건강을 유지하며 우주환경 관측 임무를 수행하고 있다는 점에서도 의미가 크다”며 “앞으로 더 많은 국산 초소형 위성들이 우주과학 연구뿐 아니라 국방 감시 등 다양한 분야에서 저비용, 고효율로 활약할 수 있게 되기를 바란다”고 밝혔다. 

  연구진은 초저궤도 우주환경 감시를 위한 후속 위성 ‘도요샛 2(SNIPE-2)’를 기획하고 관련 연구를 이어갈 예정이다. 한편, 본 연구는 국제 학술지 Space Weather에 게재됐다. (보도자료 끝. 추가자료 있음.)

그림 1. 슈퍼 태양폭풍 당시 도요샛 운용 가상도  

그림 2. 그림 1의 상세 설명. 슈퍼 태양폭풍으로 증가한 대기 저항과 도요샛의 궤도 변화를 설명해 준다. 

그림 3. 자세에 따른 대기 저항의 차이(도요샛-나래 vs 도요샛-라온). 같은 모양과 크기의 큐브위성이라도 자세에 따라 받는 대기 저항이 다를 수 있다. 

- 세계 최대 규모 우주과학 국제학술기구 집행위원으로 한국인 최초 활동

- 국제 우주과학계서 한국의 위상 및 국제협력 강화 기대

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 박종욱 책임연구원이 우주과학 분야 세계 최대 규모 국제학술기구인 국제우주연구위원회(이하 COSPAR, Committee on Space Research) 집행위원으로 선출됐다.

COSPAR는 우주과학 분야의 국제협력과 학술 교류를 촉진하기 위해 설립된 국제학술기구로, 전 세계 우주과학자와 관련 기관이 참여해 우주 연구의 주요 현안과 발전 방향을 논의하고 있다. 특히 정기적으로 열리는 COSPAR Scientific Assembly는 세계 각국의 우주과학 연구자들이 최신 연구성과를 공유하는 대표적인 국제 학술대회로 꼽힌다.

COSPAR는 최근 이탈리아 피렌체에서 개최된 제46차 COSPAR 이사회에서 향후 4년 동안 활동할 COSPAR의 새로운 집행위원 6인을 선출해 발표했다.  COSPAR 집행위원으로 한국인이 선출된 것은 이번이 처음이다. 

COSPAR 집행위원회는 COSPAR의 주요 정책과 운영 방향을 논의·결정하는 핵심 의사결정기구다. 박종욱 책임연구원은 집행위원으로서 올 8월부터 향후 4년간 COSPAR의 주요 사업과 국제협력 활동, 학술 교류 등에 참여하며 국제 우주과학계와의 협력 확대에 기여할 예정이다.

박종욱 책임연구원은 “COSPAR 집행위원으로 선출돼 뜻깊게 생각한다”며 “국제 우주과학계와 긴밀히 소통하면서 우리나라 우주과학의 연구 역량을 알리고, 국내 연구자들이 국제무대에서 더욱 활발하게 교류하고 협력할 수 있도록 역할을 다하겠다”고 말했다. 

한편, 한국은 2011년 COSPAR에 가입했으며, 우주항공청이 개청한 2024년에  부산에서 COSPAR 총회를 성공적으로 개최한 바 있다.

※ 관련 보도자료: https://www.kasi.re.kr/kor/publication/post/newsMaterial/30176

https://www.kasi.re.kr/kor/publication/post/newsMaterial/30080

(보도자료 끝. 첨부파일 있음.)

박종욱 책임연구원

천문연-KAIST, 제3회 천문우주 AI 경진대회 개최

       한국천문연구원과 KAIST가 우주 분야 연구를 수행하는 AI 전문가 인력을 양성하고 우주 AI 데이터 활용 체계를 마련하기 위해 ‘제3회 천문우주 AI 경진대회’를 개최한다. 

  이번 경진대회는 우주과학 기술 분야에 인공지능 기술 활용을 확대하기 위한 SpaceAI 프로그램*의 일환으로, KAIST 소프트웨어 교육센터와 공동으로 개최한다. 응모 대상은 대학생 및 대학원생이다.

   ※ SpaceAI 프로그램: 인공지능을 연구에 활용하고자 할 때 제약이 되는 문제를 해결하고 지원하기 위해 여러 기관의 다양한 전문가들이 참여해 운영하는 프로그램(https://spaceai.kasi.re.kr)

  이번 경진대회의 주제는 태양 관측 영상을 활용한 지구 도달 태양풍의 속도 예측이다. 29일 오후 2시 사전설명회를 시작으로 8월 2일까지 참가팀 접수를 진행한다. 이후 8월 3일부터 7일까지 예선을 실시하며, 천문지식 퀴즈와 AI 퀴즈 점수를 합산해 본선 진출자 상위 30팀을 선별한다. 본선의 경우 8월 18일부터 21일까지 GPU 환경에서의 천문 AI 알고리즘 성능 점수로 순위를 결정한다. 수상은 총 5팀으로 오는 9월 4일 있을 시상식에서 한국천문연구원장상과 함께 소정의 포상금을 수여한다.

  경진대회에 관한 보다 자세한 사항은 천문우주 AI 경진대회 홈페이지(https://kasiai.kaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다. (보도자료 끝. 사진 있음.)

우주감시 및 우주안보 분야 협력 위한 업무협약 체결

- 우주감시 및 우주안보 분야 협력

     한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)과 연세대학교 항공우주전략연구원(원장 정헌주, 이하‘ASTI’)이 우주탐사와 우주과학 공동연구를 위한 업무협약을 체결했다. 

  천문연은 10일 서울 연세대학교에서 ASTI와 업무협약식을 개최한다. 이번 협약은 양 기관이 우주감시 및 우주안보 분야의 협력 체계를 구축하고 지속적인 발전을 도모하기 위해 추진한다.

  협약 이후 천문연과 ASTI는 ▲우주감시, 우주상황인식 및 우주안보 분야의 연구·기술·정보 교류 ▲우주감시 및 우주안보 분야 협력 네트워크 구축, 인력 교류 및 전문인력 양성 등을 진행해나갈 예정이다. 

  천문연은 2015년 1월 우주환경감시기관으로 지정된 이래 우주물체의 추락, 충돌과 같은 우주위험을 감시하고, 국가 차원의 종합 대응체계 구축과 운영을 지원해오고 있다. 아울러 관련 위험에 대한 국민 행동 매뉴얼을 제정하는 등 국민 생활 안전에 이바지하고 있다. 

  ASTI는 항공우주분야 정책 및 전략 수립, 핵심기술 개발을 위한 연구와 전문인력 양성을 위해 2011년 연세대학교 교책연구원으로 설립된 기관으로 다양한 정부과제 수행과 항공우주력 국제학술회의 주최 등 항공우주력 발전과 국가안보에 기여하고 있다.

  천문연 박장현 원장은 “천문연이 보유하고 있는 천문우주과학 연구개발 역량을 국가의 우주개발과 우주 안보를 위해 적극 활용하고 이를 더욱 확대하기 위해 천문우주과학 전공 분야의 대학들과 학-연 협력을 강화해나갈 예정이다”고 밝혔다.

- 최신 천문우주과학 주제로 온라인 강연 프로그램 진행

    한국천문연구원(이하 천문연, 원장 박장현)은 28일부터 29일까지 전국 초․중․고등 교원 및 천문관련시설 종사자 대상으로 여름 온라인 천문연수를 실시한다.

  이번 여름 천문연수는 ‘뉴스 읽어주는 과학자’ 콘셉트로 천문우주 관련 시의성 있는 뉴스를 바탕으로 배경지식 및 최신 연구성과를 해설하는 방식으로 진행된다. 

  ‘별의 일생’, ‘중력파’ 등 기초과학 주제뿐 아니라 ‘태양폭풍과 레오도스’, ‘우주망원경과 스피어엑스’등의 우주탐사, ‘천문학에 쓰이는 빅데이터 기술’주제 강연도 펼쳐진다. 

  이번 연수 프로그램은 줌(ZOOM)으로 진행되며, 7일 오후 2시부터 한국천문연구원 홈페이지를 통해 신청 접수할 수 있다. 

  한편, 천문연은 오는 31일과 8월 1일 국립과천과학관에서 천문우주 교원 워크숍을 개최할 예정이다. 

<강연 일정> 

<포스터> 

- 세계 최대 남반구 전천 탐사 LSST 공식 가동 

- 천문연, 하반기부터 자료 배포하며 국내 연구 거점 역할

  한국천문연구원(원장 박장현, 이하 천문연)은 세계 최대 남반구 전천 탐사 관측 사업인 LSST(Legacy Survey of Space and Time, 차세대 시공간 탐사 관측)의 10년 탐사 관측이 공식적으로 시작됐다고 베라 C. 루빈천문대(NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory, 이하 루빈천문대)의 발표를 인용해 밝혔다.

  LSST 탐사 관측의 공식 시작은 루빈천문대가 10년 동안 안정적으로 가동할 수 있는 준비가 됐다는 것을 의미한다. 올해 하반기에는 과학 연구가 가능한 사전 관측자료가 공개될 예정이며, 국내에서는 LSST 자료접근권을 확보한 천문연이 국내 연구자들에게 자료 활용 기회를 제공할 계획이다.

  LSST는 칠레에 위치한 구경 8.4m 탐사 전용 망원경인 시모니 서베이 망원경(Simonyi Survey Telescope)을 이용해 남반구 전체 밤하늘을 관측하는 사업이다. 10년 동안 3~4일마다 한 번씩 남반구 밤하늘 전체을 관측하고, 시간에 따른 우주의 변화를 마치 한 편의 파노라마 영화와 같은 초고해상도 우주 타임랩스로 기록한다. 

  LSST는 약 40초마다 새로운 관측 영상을 생성해 천체의 밝기와 위치 변화를 실시간으로 포착한다. 혁신적인 광학계와 기네스북에 등재된 세계 최대 디지털 카메라, 대용량 관측자료를 신속하게 처리하는 기술 등 루빈천문대가 지난 20여 년간 개발한 첨단 기술이 집약된 관측 시스템이다. 이를 통해 지금까지 확보하지 못했던 새로운 형태의 천문 관측자료가 생산되며, 천문학과 천체물리학 연구의 새로운 전환점이 될 것으로 기대된다.

  연구자들은 맥동변광성과 초신성 같은 밝기 변화가 큰 천체부터 초기 은하, 암흑물질, 암흑에너지에 이르기까지 우주의 기원을 밝힐 핵심 관측자료를 확보할 것으로 기대하고 있다. 또한 뛰어난 집광력과 공간분해능을 활용해 질량이 작은 태양계 천체를 발견하고, 시계열 관측을 통해 천체의 궤도도 계산할 수 있다. 실제로 루빈천문대는 올해 봄 시험 관측 기간에만 1만 1천 개의 새로운 태양계 소행성을 발견했다고 발표했다.

  LSST는 매일 밤 약 10테라바이트(TB)의 관측자료를 수집하고 약 700만 건의 변광·변위 경보를 생성한다. 10년간의 탐사가 종료되면 수십억 개 천체에 대한 수조 건의 측정 자료가 축적될 예정이다. 이처럼 방대한 천문 관측자료는 전문 연구자는 물론 시민과학 분야에도 새로운 발견의 기회를 제공할 것으로 기대된다.

  천문연은 루빈천문대의 국제공동연구사업에 참여하여 LSST 자료접근권을 확보한 국내 유일의 기관으로써 관측 전문 인력 제공, KMTNet 후속 관측 및 지역거점 데이터센터 운영을 위한 사업을 수행하고 있다. 

  미국 에너지부(DOE) 과학국장 다리오 길(Darío Gil)은 "LSST는 우주의 역동적인 모습을 포착해 태양계부터 우주의 거대 구조에 이르기까지 새로운 통찰을 제공할 것이다”며 “암흑물질과 암흑에너지 같은 난제를 이해하려는 노력은 결국 우리의 존재를 근본적으로 이해하기 위한 여정”이라고 말했다.

  한국측 연구책임자인 천문연 신윤경 책임연구원은 “LSST의 본격적인 탐사 관측 시작으로 국내 연구자들도 세계 최고 수준의 시계열 천문자료를 활용할 수 있는 기반이 마련됐다”며 “천문연은 국내 유일의 LSST 자료접근기관으로서 연구자들이 데이터를 안정적으로 활용할 수 있도록 지원하고, 국내 천문학 연구 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 말했다. (보도자료 끝)

<참고사항>

참고 1. 새롭게 공개한 영상

그림 1. LSST로 관측한 늑대자리(남반구 별자리) 주위의 영상. 사진에 전체적으로 펼쳐져 있는 희미하게 빛나는 구름은 성간 가스와 먼지로 이루어진 우리은하 권운이다. LSST는 멀리 있는 은하부터 낱별, 우리은하에 흩뿌려진 먼지구름까지 다양한 크기의 천체를 자세하게 보여줄 수 있다. 

(Credit: NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory/NOIRLab/SLAC/AURA)

그림 2. 한 주 동안 LSST가 관측한 영역을 표시한 그림(배경은 밤하늘 전체를 보여주는 초광곽 영상). 타일의 다양한 색상은 관측할 때 사용한 6개의 서로 다른 필터(u, g, r, i, z, and y)를 표시한다. 이 그림을 통해 LSST가 하늘의 넓은 영역에 대하여 매우 빠르게 다파장 지도를 그릴 수 있다는 것을 알 수 있다. (Credit: NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory/NOIRLab/SLAC/AURA) 

※사진 및 동영상은 아래 링크에서 다양한 영상을 다운받을 수 있습니다. 

NOIRLab 보도자료 링크 우측 Images 및 Videos 메뉴 선택

https://noirlab.edu/public/news/noirlab2616/

참고 2. 차세대 시공간 탐사 관측(LSST) 소개

그림 3. 칠레에 위치한 루빈천문대의 모습. (출처:NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory) 

LSST(Legacy Survey of Space and Time)는 칠레 중부 해발 2647미터에 위치한 쎄로 파촌(Cerro Pachón)에 있는 구경 8.4미터의 탐사 전용 대형망원경 시모니 서베이 망원경을 이용해 남반구의 밤하늘을 관측하는 프로젝트다. 현재 LSST 프로젝트에는 미국과 칠레 이외에 우리나라를 비롯한 전 세계 약 30여 개 국가가 현물 기여(In-kind Contribution)을 통해 참여하고 있다. 

2026년 하반기에 본격 탐사 관측을 시작해 이후 10년간 남반구 밤하늘을 반복 관측해 천체의 밝기와 위치 변화를 실시간으로 검출 분석할 예정이다. 시모니 서베이 망원경을 이용해 구한 대용량 관측자료는 실시간으로 처리돼 데이터센터를 통해 전 세계 연구자에게 전달되고 필요한 경우 전 세계의 망원경을 이용해 후속 관측을 수행한다. 이 망원경이 하루 관측으로 생성하는 데이터의 분량은 약 20테라바이트에 달해 구글이 빅데이터 기술을 지원한다. 우리나라도 관측 전문 인력 제공, KMTNet 후속 관측 및 지역거점 데이터센터 운영으로 본 프로젝트에 참여한다. 신속한 빅데이터 처리로 천체의 밝기와 위치 변화 등을 빠르게 확인할 수 있으며 소행성 등 우리와 가까운 천체들을 확인할 수 있다. 

또한 10년여에 걸친 관측자료를 통합해 매우 어두운 천체의 연구에 광범위하게 활용될 것으로 기대된다. LSST는 관측 완료 시 슬론 디지털 전천 탐사(SDSS, Sloan Digital Sky Survey)에서 관측한 어두운 천체보다 40배 더 어두운 천체를 감지할 수 있는 성능이다. 또 암흑물질 서베이(DES, Dark energy survey)에서 변광성을 이용해 측정한 거리에 대비하여 3~4배 더 먼 거리까지 정밀하게 얻을 수 있다.

루빈천문대는 지난해 6월 시모니 서베이 망원경으로부터 구한 첫 번째 천체 관측 자료의 일부를 천문학자들에게 배포했고(Data Preview 1), 올 하반기에는 과학 연구가 가능한 LSST 영상과 천체 목록을 자료접근권을 가진 전 세계 천문학자들에게 공개할 예정이다(Data Preview 2). LSST 탐사 관측 시작 후 첫 일 년간의 자료를 처리한 공식 자료(Data Release 1)는 2028년에 배포될 것으로 예상된다. 

※ LSST 참여 국가 : 미국, 칠레, 한국 등 30여 개국(아르헨티나, 호주, 브라질, 캐나다, 크로아티아, 체코, 덴마크, 스페인, 프랑스, 독일, 헝가리, 인도, 이스라엘, 이탈리아, 일본, 멕시코, 네덜란드, 뉴질랜드, 폴란드, 세르비아, 슬로베니아, 스웨덴, 스위스, 남아프리카공화국, 대만, 영국 )

※ 루빈천문대 홈페이지: https://rubinobservatory.org/

※ 루빈천문대 보도자료 

https://rubinobservatory.org/news/action-rubin-lsst-begins

- 공전주기 72분의 희귀 왜소신성 발견…

한국이 운영·참여하는 외계행성탐색시스템과 제미니 망원경으로 관측

- 별의 최후와 쌍성 진화 비밀 풀 새로운 단서

 별은 수소를 태워 빛을 내다가 수소가 고갈되면 죽음을 맞는다. 우주에 존재하는 별의 절반가량은 두 별이 서로를 공전하는 쌍성계에 속한다. 홀로 있는 별은 비교적 조용한 최후를 겪지만, 쌍성계에서는 두 별의 상호작용으로 다양한 사건이 일어날 수 있기에 별의 마지막을 연구하는 데 중요하다.

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 김상철 박사가 주도하는 초신성 탐사 관측 연구진은 외계행성탐색시스템(이하 KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network)과 제미니 망원경을 이용해 일반적인 별들과 다르게 진화하며 죽음을 향해 가는 왜소신성*을 발견했다. 이번에 발견한 왜소신성은 기존에 알려진 별들과 달리 두 별 사이의 거리가 매우 가깝다는 특징을 보인다.

* 왜소신성 : 초신성-신성-왜소신성은 쌍성에서 발생하는 폭발현상이다. 순서대로 가장 격렬한 폭발이 초신성, 그보다 규모가 작지만 좀 더 자주 발생하는 폭발이 신성, 가장 규모가 작으면서 훨씬 자주 발생하는 ‘별 밝아짐’ 현상이 왜소신성이다.

  태양처럼 홀로 존재하는 별은 비교적 조용한 죽음을 맞기 때문에 마지막 순간을 연구하기가 쉽지 않다. 반면 쌍성계에서는 두 별 사이에 물질이 이동하면서 다양한 현상이 나타나 별의 노년과 죽음에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있다. 대표적인 예가 쌍성계의 백색왜성 주변 원반이 갑자기 밝아지는 현상인 ‘왜소신성’이다. 왜소신성은 폭발 규모는 초신성이나 신성보다 작지만, 발생 빈도는 훨씬 더 높아 별의 최후를 연구하는 데 중요한 단서를 제공한다.

  천문연 연구진은 지구가 자전해도 최소 한 곳에서는 관측할 수 있는 '24시간 연속 관측' 망원경인 외계행성탐색시스템으로 초신성 탐사를 수행 중이며, 이 과정에서 특이한 왜소신성 'KSP-OT-202104a'를 발견했다. 일반적인 왜소신성의 공전주기는 약 76분 이상이지만 KSP-OT-202104a의 공전주기는 72분에 불과했다. 이처럼 현재 알려진 최소 공전주기보다 공전주기가 더 짧은 천체는 지금까지 9개가 보고되었고 이번 발견으로 그 수가 10개가 된다. 여기에는 이번 발견과 함께 이영대 박사 등이 2022년에 발견한 왜소신성(KSP-OT-201701a)이 포함되어 희귀 천체 10개 중 2개를 한국 연구진이 발견하게 된 셈이다.

  공전주기가 짧다는 것은 두 별의 거리가 더 가깝다는 뜻인데, 이러한 특성은 기존의 별 진화 이론만으로는 충분히 설명되지 않는다. 왜 이들 천체의 공전주기가 이처럼 짧고 두 별 사이의 거리가 가까운지 아직 명확한 답이 없으며, 현재 천문학계에서 활발히 연구되는 주제 중 하나이다. 천문학자들은 쌍성 중 질량이 작은 별의 특성에 주목하고 있다. 이 별이 일반적인 경우보다 진화가 더 진행되어 죽음에 더 임박한 상태이거나 헬륨 함량이 높거나 무거운 원소의 함량이 낮거나, 중심부 구조가 더 단단할 가능성 등이 제기되고 있다.

  이번 논문의 교신저자인 이영대 박사는 “본 연구는 한국이 개발한 외계행성탐색시스템의 24시간 연속 관측 역량과 한국이 참여하고 있는 세계 최대급 제미니 망원경의 뛰어난 성능을 입증했다”며 “고품질 관측자료 확보에 그치지 않고, 이를 정교하게 해석하고 활용하는 연구진의 역량을 보여준 성과”라고 말했다.

  논문의 제1저자인 김상철 박사는 “초신성 탐사 연구는 초신성 자체에 대한 연구성과 창출뿐 아니라, 당초 예상하지 못했던 왜소신성의 발견과 같은 새로운 연구 분야의 장을 연 대표적인 사례”라며 “탐사 자료가 후속 연구를 위한 중요한 토대이자 새로운 발견의 원천이 될 수 있음을 다시 한 번 입증했다”고 말했다.

  연구진은 별이 죽음에 이르기까지의 또 다른 경로가 있는지 왜소신성의 진화 과정을 밝히기 위한 후속 연구를 이어갈 예정이다. 본 연구는 미국 천문학 저널(The Astronomical Journal) 2026년 7월호에 게재, 6월 10일에 공개됐다. (보도자료 끝. 추가자료 있음.)

<대표 영상 및 설명> 

○ 그림 1. 왜소신성의 메커니즘 상상도.

그림 1. 왜소신성의 구조를 보여주는 그림. 두 개의 별이 서로를 공전하는 쌍성을 이룬다. 오른쪽 별이 둘 중 더 무거운 별인 백색왜성으로, 흰색이고 매우 작으며 밀도가 굉장히 높다. 왼쪽의 가벼운 별은 진화 과정에서 부피가 팽창해 색깔이 붉고 오히려 두드러져 보인다. 붉은 별이 팽창하면 물질이 백색왜성으로 유입되면서 백색왜성 자전과 함께 빙글빙글 돌며 원반을 만드는데 이 원반이 폭발적으로 밝아지면서 우리에게 왜소신성으로 관측된다. (그림 출처 : NASA/CXC/M.Weiss)

○ 그림 2. 왜소신성의 진화 경로를 보여주는 그림

그림 2. 왜소신성은 일반적으로 주황색이나 초록색 선을 따라 진화하며 대부분 선 근처에서 발견된다. 따라서 ‘A’로 표시한 별들의 영역이 죽음에 임박한 지점이라고 여겨진다. 파란색 수직 점선은 왜소신성이 가질 수 있는 최소 주기(약 76분)라고 알려져 있는데, 이보다 주기가 짧은 별이 10개 발견되었고(K그룹과 L그룹) 여기에는 한국에서 발견한 2개(붉은색 I자 모양 수직선에 ‘Kim’으로 표시한 KSP-OT-202104a와 2022년에 이영대 등*이 발견해 ‘Lee’로 표시한 KSP-OT-201701a)가 포함된다. 죽음 직전에 이들의 주기가 왜 이렇게 짧은지는 최근 화제인 연구 주제이다.

○ 외계행성탐색시스템(KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network)

  외계행성탐색시스템(케이엠티넷, KMTNet)은 한국천문연구원이 동일한 형태의 1.6m 망원경 3기를 남반구의 칠레, 남아공, 호주에 구축하여 운영 중인 천문대 네트워크이다. 미시중력렌즈 현상을 이용해 환경이 지구와 비슷하고 생명체 존재 가능성이 높다고 여겨지는 외계행성을 찾기 위해 2015년 10월부터 가동했다. 남반구 3개 천문대의 위치는 경도 약 120도씩, 또는 각 지역 표준시로 약 8시간씩 차이가 난다. 칠레에서 관측이 끝날 즈음에는 호주에서 관측이 시작되고, 호주 관측이 끝날 즈음에는 남아공 관측소, 그 다음은 다시 칠레로 이어지며 동일 천체 24시간 연속 관측이 가능한 세계 최초의 외계행성 탐색 장비이다. 7∼8월을 중심으로 약 6개월은 우리은하 중심부를 관측하여 외계행성을 탐색하고, 12∼1월을 중심으로 나머지 6개월은 초신성 탐사, 소행성 탐사, 외부은하 관측 등을 진행한다.

※ 외계행성탐색시스템 홈페이지 

   http://kmtnet.kasi.re.kr/kmtnet/

※ 외계행성탐색시스템 관련 미디어(영상) 파일 

https://drive.google.com/file/d/1s3h32bbP_FH-uooQJk35ZZ7MPPwsUEdz/view?usp=sharing

○ 제미니 망원경 (Gemini Telescopes)

  제미니천문대의 제미니 망원경은 미국 하와이와 칠레 세로 파촌에 지름 8.1m 대형망원경을 각각 1기씩 설치하여 운영하는 국제 공동 천문대다. ‘쌍둥이자리’라는 별자리 이름과 같이 동일한 망원경을 북반구와 남반구에 설치해서 이런 이름이 붙었다. 현재 단일경으로는 스바루 망원경 및 유럽의 브이엘티(VLT)*와 함께 세계에서 가장 큰 광학망원경으로 꼽힌다. 미국의 켁(Keck)** 10m 망원경과 스페인의 쥐티씨(GTC)*** 10.4m 망원경이 구경은 더 크지만 이들은 조각거울을 이어 붙여 원형이 아닌 6각형 모양이다. 원형의 단일경을 사용하는 8m급 및 조각거울을 사용하는 10m급 망원경들을 모두 ‘세계 최대급’망원경으로 부른다. 천문연은 2019년부터 미국, 캐나다, 브라질, 아르헨티나, 칠레 등과 함께 제미니천문대를 국제 공동 운영하고 있다.

* Very Large Telescope : 유럽연합 공동으로 8.2m 망원경 4기를 남반구 칠레에 건설하여 운영 중

** 켁 : 미국 하와이에 건설한 10m구경의 조각거울 망원경 2기

*** Gran Telescopio Canarias : 스페인이 카나리아 제도 라팔마섬에 운영 중인 10.4m 조각거울 망원경

※ 제미니천문대 웹페이지 https://www.gemini.edu/

※ 제미니천문대 동영상: https://noirlab.edu/public/videos/gemini_demo_real_goebel/

<논문 및 연구팀>

○ 논문

- 제목 : A New WZ Sagittae-type Dwarf Nova KSP-OT-202104a Near the Period Minimum from the KMTNet Supernova Program

- 게재지 : 미국 천문학저널(The Astronomical Journal)

- 게재 일자 : 2026년 6월 10일 (7월호)

○ 연구팀 

1. 김상철 (한국천문연구원 책임연구원, KSP* 초신성 탐사팀 한국팀장)

2. 이영대 (한국천문연구원 선임연구원)

3. 문대식 (캐나다 토론토대학교 교수, KSP 초신성 탐사팀 대표)

4. 박홍수 (한국천문연구원 책임연구원/은하진화연구센터 센터장)

5. Yuan Qi Ni (캐나다 토론토대학교 박사후연구원)

6. Nan Jiang (캐나다 토론토대학교 박사과정)

7. 임효빈 (한국천문연구원/UST 박사과정)

* KSP : KMTNet Supernova Program 외계행성탐색시스템의 망원경을 이용한 초신성 탐사 관측 프로그램

A Peculiarly Dying Star: Discovery of a Rare Dwarf Nova with a 72-Minute Orbital Period

- Observed with the KMTNet and Gemini Telescopes by the KASI Researchers

- Providing New Clues to Unravel the Mysteries of Stellar Death and Binary Star Evolution

Stars shine by burning hydrogen in their cores, and when that hydrogen is exhausted, they eventually reach the end of their lives. About half of all stars in the universe belong to binary systems, in which two stars orbit each other. Single stars generally experience relatively quiet endings, but in binary systems, interactions between the two stars can give rise to a wide variety of phenomena. For this reason, binary systems play a crucial role in the study of the final stages of stellar evolution.

Sang Chul KIM and colleages in KASI, who are members of the KMTNet Supernova Program (KSP), have discovered a peculiar dwarf nova that is evolving toward its demise in a manner markedly different from that of other dwarf novae. The discovery was made using the Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet), an exoplanet exploration system, together with the Gemini Observatory. Unlike previously known systems, this newly identified dwarf nova is characterized by an exceptionally small separation between its two stellar components.

Single stars like the Sun meet relatively quiet ends, making their final stages difficult to study. In contrast, binary star systems often exhibit a variety of phenomena as material is transferred from one star to the other, providing valuable insights into stellar death. One of the most prominent examples is a dwarf nova, an event in which the accretion disk surrounding a white dwarf in a binary system suddenly brightens. Although dwarf novae are far less energetic than supernovae or classical novae, they occur much more frequently and therefore offer important clues for understanding the final stages of stellar evolution.

The KSP Team has been conducting a supernova search using the KMTNet, a global telescope network capable of continuous 24-hour observations, ensuring that at least one telescope can observe a target at any time despite Earth's rotation. During this survey, the team discovered an unusual dwarf nova designated KSP-OT-202104a. While the orbital periods of typical dwarf novae are generally longer than about 76 minutes, KSP-OT-202104a has an orbital period of only 72 minutes. To date, only nine objects with orbital periods shorter than the currently accepted minimum period have been reported. The discovery of KSP-OT-202104a increases that number to ten. Notably, these ten rare objects include KSP-OT-201701a, a dwarf nova discovered in 2022 by Dr. Youngdae Lee and collaborators. With the addition of KSP-OT-202104a, Korean researchers have now discovered two of the ten known dwarf novae belonging to this exceptionally rare class.

A shorter orbital period implies that the two stars are separated by a smaller distance. However, such systems cannot be fully explained by conventional models of stellar evolution. Why these objects have such remarkably short orbital periods—and consequently such close stellar separations—remains an open question and is currently one of the active areas of research in this field. Astronomers are particularly interested in the properties of the lower-mass companion star in these binary systems. Several possibilities have been proposed: the star may be more highly evolved and therefore closer to the end of its life than is typical; it may contain an unusually high abundance of helium; it may be deficient in heavier elements; or it may possess a more compact and densely structured core. These scenarios are being actively investigated as potential explanations for the observed properties of these rare systems.

Dr. Youngdae Lee, the corresponding author of the study, said, “This research demonstrates both the unique capability of the KMTNet, developed by Korea, to conduct continuous 24-hour observations and the outstanding performance of the Gemini Observatory, one of the world’s largest astronomical facilities in which Korea participates. Beyond obtaining high-quality observational data, this achievement highlights the ability of our research team to interpret and utilize those data with precision and sophistication.”

Dr. Sang Chul KIM, the first author of the paper, said, “The supernova survey has not only produced significant scientific results on supernovae themselves, but has also opened up new avenues of research through unexpected discoveries such as dwarf novae. This study serves as a prime example of how survey data can become an essential foundation for follow-up investigations and a rich source of new discoveries.”

The research team plans to continue follow-up studies aimed at uncovering the evolutionary pathways of dwarf novae and determining whether stars may have alternative routes to their final demise beyond those currently understood. This study was published in the July 2026 issue of The Astronomical Journal (https://doi.org/10.3847/1538-3881/ae6b7f) and was released online on June 10, 2026.

저궤도 우주방사선 환경을 바꾸는 과정을 최초로 관측하다!

- 위성이 실제 받는 방사선 에너지 변화 확인

 - 위성 보호와 미래 유인 우주탐사 활용 기대

  한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 연구진이 우리나라 차세대소형위성 2호(NEXTSat-2)에 탑재된 우주방사선 관측장비 ‘레오도스(LEO-DOS)’를 활용해 슈퍼 태양폭풍* 기간 동안 인공위성이 실제로 받는 방사선량이 어떻게 변화했는지 분석했다. 그 결과 태양에서 방출된 고에너지 입자가 평소보다 훨씬 깊이 지구 근처 영역까지 침투했고, 방사선 환경을 단순히 증가시키는 것이 아니라 다양한 입자 성분을 복합적으로 재배치한다는 사실을 확인했다. 

* 슈퍼 태양폭풍: 2024년 5월 10일부터 12일까지(세계시 기준) 발생한 태양폭풍은 2003년 11월 이후 가장 강력한 우주폭풍으로 알려져 있으며, 연구자들 사이에서 슈퍼태양폭풍(Super Solar Storm)으로 불린다.

  천문연 곽영실 박사 연구팀은 지구 저궤도 우주공간에서 인공위성이 실제로 받는 흡수선량(방사선 에너지가 물질에 전달되는 양)을 측정하는 장비인 레오도스가 슈퍼 태양폭풍 기간과 그 전후에 관측한 자료를 분석했다. 기존 우주방사선 연구는 입자의 개수를 측정해 왔는데, 입자 수만으로는 인공위성 장비나 인체에 실제로 얼마나 많은 에너지가 전달되는지 직접 알기 어렵다. 반면 흡수선량은 방사선이 물질에 남기는 실제 에너지량을 의미하므로 우주방사선 위험을 보다 직접적으로 평가할 수 있다. 

  연구진은 레오도스가 측정한 흡수선량 자료와 입자 개수 자료를 결합해 관측된 방사선 변화의 원인이 양성자인지 전자인지 구분했다. 또한 위성 위치정보를 활용해 태양 고에너지 입자, 외부 방사선대 전자, 내부 방사선대 양성자를 각각 분리해 분석했다. 2024년 5월 태양폭풍 전, 태양폭풍 중, 회복기, 확장된 회복기 동안 시간과 위치에 따른 저궤도 우주방사선 환경 변화를 확인했다. 

  그 결과, 2024년 5월 11일 태양 고에너지 입자에 의한 흡수선량이 급격히 증가해 강력한 태양폭풍 사건이 저궤도 위성 환경에 직접적인 방사선 영향을 줄 수 있음을 확인했다. 또한 태양에서 방출된 고에너지 양성자가 평소보다 훨씬 깊은 지구 근처 영역까지 침투한 것으로 확인됐다. 태양폭풍 이후에는 전자에 의한 흡수선량 증가가 지속적으로 관측되었는데, 이는 태양폭풍이 종료된 이후에도 저궤도 우주방사선 환경이 즉시 정상 상태로 회복되지 않고 상당 기간 위성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 반면 내부 방사선대의 양성자에 의한 흡수선량은 태양폭풍 직후 크게 감소했다. 고위도 지역의 방사선 환경 변화도 확인했다. 고위도 평균 흡수선량은 태양폭풍 전 대비 약 15배 증가해 강한 태양폭풍 동안 극지방을 통과하는 저궤도 위성이 훨씬 높은 방사선 환경에 노출될 수 있음을 확인했다. 

  천문연 곽영실 기초천문연구본부장은 “이번 연구의 큰 의의는 국내 위성과 국내 기술로 개발한 우주방사선 관측장비를 활용해, 인공위성이 실제로 받는 방사선 에너지 변화를 직접 측정했다는 점이다”며 “특히 단순히 우주방사선 입자의 수만 증가한 현상을 관측한 것이 아니라, 방사선이 실제로 위성 부품과 인체에 전달할 수 있는 에너지의 변화를 분석함으로써 우주방사선 위험을 보다 현실적으로 평가할 수 있는 기반을 마련했다”고 전했다. 

  본 연구 논문의 제1저자인 천문연 정종일 박사는 “강한 태양폭풍 기간 동안 지구 주변 우주방사선 환경 변화를 이해하는 중요한 기회를 제공했으며, 특히 태양활동과 지자기 교란에 따라 방사선 위험이 증가하는 지역과 궤도를 파악함으로써 우주방사선 환경 모델 검증과 위성 전자장비 보호, 방사선 차폐 설계, 임무 운영 전략 수립 등에 도움이 되는 기초자료가 될 것”이라며 “향후 장기간 축적되는 우주방사선 관측자료를 활용해 우주방사선 환경 변화를 더욱 잘 이해할 수 있고 우주기상 위험을 더욱 정밀하게 평가할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 

  한편 본 연구는 지구물리학 연구 저널(Geophysical Research Letters) 5월 28일자에 게재됐다. 

<대표 그림 및 참고 설명> 

그림 1. 2024년 5월 태양폭풍 전후에 레오도스가 관측한 저궤도 흡수선량의 전 지구 분포. (a)는 폭풍 전 기간 (5월 1–9일), (b)는 폭풍 기간 (5월 10–17일), (c)는 회복기 (5월 22–31일), (d)는 확장 회복기 (6월 1–7일)의 흡수선량 분포를 나타낸다. 폭풍 전에는 남대서양 이상지역을 중심으로 흡수선량이 높게 나타났으나, 폭풍 기간에는 고위도 영역에서 흡수선량이 크게 증가했다. 이는 태양에서 방출된 고에너지 입자와 지구 방사선대의 변화가 저궤도 위성의 방사선 환경에 영향을 주었음을 보여준다. 폭풍 이후에는 전체적인 흡수선량이 감소했지만, 일부 고위도 지역에서는 증가한 방사선 환경이 일정 기간 지속됐다. 

그림 2. 차세대소형위성 2호에 부착된 레오도스

○ 레오도스(LEO-DOS, Low-Earth Orbit Space Radiation Dosimeter)

차세대소형위성 2호에 탑재된 레오도스는 우주에서 날아오는 방사선을 전기를 띤 입자(하전입자)와 중성자로 구분하여 방사선량을 측정하는 장비다.  2023년 5월 25일, 누리호에 실려 우주로 향한 레오도스는 한국천문연구원의 남욱원 박사 연구팀이 국내 독자적으로 개발한 탑재체다. 발사 후 약 한 달간의 점검을 거쳐 같은 해 6월 22일부터 본격적인 관측에 나섰으며, 당초 목표였던 2년을 넘어 2년 9개월 동안 임무를 수행했다. 임무기간 동안 우주비행사나 위성의 우주방사선 피폭 수준을 예측할 수 있는 관측자료를 확보했다.

- 현재까지 390건 탐지…역대 최고 선명한 신호 포착 등 

- 양적·질적 쾌거…중력파 천문학의 성숙기 

  국내 연구진(한국중력파연구협력단)이 포함된 라이고-비르고-카그라(LIGO–Virgo–KAGRA, 이하 LVK*) 협력단이 새로운 중력파 사건 목록을 발표했다. LVK 협력단이 운영하는 국제 중력파 검출기 네트워크는 2024년 4월부터 2025년 1월 말까지 탐지된 총 161건의 사건을 목록에 추가함에 따라 현재까지 탐지된 중력파 신호는 총 390건으로 늘어났다. 가장 중요한 발견으로는 중력파 발생원의 천구 위치를 역대 최고의 정밀도로 확인, 지금까지 기록된 것 중 가장 선명한 중력파 신호, 2세대 블랙홀의 존재에 대한 증거 등이 있다. 이는 중력파 천문학의 성숙기를 알리는 성과로 꼽힌다.

※ LVK 국제 중력파 검출기 네트워크는 미국 국립과학재단(NSF) 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)의 쌍둥이 검출기, 이탈리아에 위치한 유럽 중력파 관측소(European Gravitational Observatory)가 운영하는 비르고(Virgo) 검출기 그리고 도쿄대학 우주선 연구소(ICRR)가 운영하는 일본의 카그라(KAGRA)로 구성되어 있다.

  LVK 협력단이 운영하는 국제 중력파 검출기 네트워크는 지난 5월 26일, ‘중력파 현상 카탈로그 5.0(GWTC-5.0)’이라는 명칭으로 현재까지 관측된 모든 중력파 사건에 대한 업데이트된 목록을 온라인에 공개했으며, 관련 과학 논문들은‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’과 ‘천체물리학 저널 레터스(Astrophysical Journal Letters)’에 투고됐다고 발표했다. 이번 업데이트된 목록에는 제4차 관측 주기(O4)의 일부인 O4b 기간(2024년 4월 10일부터 2025년 1월 28일)에 발생한 최신 중력파 사건들이 포함되어 있다. 이 기간 동안 161건의 새로운 중력파 사건이 탐지되어, 2015년 첫 탐지 이후 확인된 사건은 총 390건에 달하게 되었다. 

  이번에 추가된 중력파 사건들을 포함해 2023년 5월 이후 제4차 주기에서 관측한 사건들은 2015년 최초 탐지 이후 약 10년 동안 탐지된 전체 중력파 사건의 75%를 차지한다. 이 결과는 감도 향상을 위해 검출기 업그레이드가 얼마나 중요한지 보여준다. 이를 통해 관측 주기가 거듭될수록 탐지된 사건 수가 비약적으로 증가하고 있음을 입증한다. 실제로 국제 LVK 협력단은 관측 주기에 따른 데이터 수집 기간과 검출기 업그레이드 및 시운전 단계를 번갈아 진행하고 있다. 이것이 바로 검증된 데이터와 중력파 발생원의 물리량을 포함한 중력파 사건 카탈로그가 주기적으로 업데이트되어 더 넓은 과학계에 공유되는 이유이기도 하다.

  프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 산하 천체입자 및 우주론 연구소(APC)의 연구원인 에드 포터(Ed Porter)는 “우리 검출기의 놀라운 감도 덕분에 이제 매주 3~4건의 중력파 신호를 포착할 수 있게 되었다. 과학자와 천문학자 전체 커뮤니티가 분석하고 연구하기 위해 노력하고 있는 이 끊임없이 늘어나는 방대한 데이터는 우리를 초기 발견의 시대에서 정밀 중력파 천문학의 시대로 이끌었다.”고 말했다. 더불어 “오늘날 중력파 연구를 통해 이전에는 상상조차 할 수 없었던 분석이 가능해졌다. 블랙홀 집단의 구성 분석, 극한 물리적 조건 하에서 일반상대성이론에 대한 점점 더 정밀한 검증, 그리고 허블 상수를 더욱 정확하게 추정하기 위한 새로운 방법의 개발 등이 그것이다. 불과 10년 전만 해도 이런 시나리오를 예상한 사람은 거의 없었을 것이다.”고 전했다. 

  양적인 면뿐만 아니라 질적인 면에서도 돋보인다. 이번 새로운 목록에는 중력파 발생원에 대한 역대 최고의 천구 위치 특정 정확도 달성, 지금까지 가장 선명한 중력파 신호 기록 그리고 2세대 블랙홀의 존재에 대한 증거 확보 등 이례적인 여러 관측 결과가 포함됐다. 

○ 역대 최고의 천구 위치 특정 정확도

  2024년 6월 15일 미국의 두 라이고(LIGO) 검출기와 유럽의 비르고(Virgo)가 포착한 신호(GW240615로 명명)는 현재까지 관측된 모든 중력파 사건 중 가장 정밀한 천구 위치 특정 기록을 세웠다. 이 신호의 발생원 위치는 천구에서 비교적 작은 부분인 불과 6제곱도 이내의 영역으로 확인됐다. 이러한 성과는 2024년 4월 O4b 관측 캠페인이 시작되면서 관측 활동에 재합류해 네트워크의 발생원 위치 파악 능력에 크게 기여한 비르고(Virgo)를 포함해, 당시 가동 중이던 세 검출기 모두의 데이터를 활용한 삼각 측량 덕분에 달성됐다. 이번 관측에서 기록적인 위치 정밀도로 포착된 중력파 현상은 지구에서 30억 광년 이상 떨어진 곳에서 태양질량의 약 26배와 30배의 두 블랙홀이 격렬하게 충돌하며 합쳐진 사건이었다.

  “천구 상에서 발생원의 위치를 점점 더 정밀하게 파악하는 것은 관측된 사건, 특히 중성자별 병합이나 블랙홀과 중성자별의 병합에서 발생하는 전자기파 신호를 가능한 한 좁은 천구 영역 내에서 탐색하기 위해 천문학계 전체의 최우선 과제 중 하나”라고 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 연구원이자 비르고(Virgo) 협력단 대변인인 마리 안 비주아르(Marie Anne Bizouard)는 말했다. 

  중력파 검출기 네트워크의 위치 파악 능력이 향상되고 데이터 세트의 규모가 확대됨에 따라, 정확한 값을 둘러싸고 우주론계에서 여전히 큰 논쟁이 벌어지고 있는 허블 상수 H0를 더 정확하게 추정할 수 있게 됐다. GWTC-5 데이터 세트를 사용하여 LVK 협력단은 허블 상수에 대한 새로운 독립적 측정값(H0=〖71.0〗_(-7)^(+9) km s⁻¹ Mpc⁻¹)을 얻었으며, 이는 이전 카탈로그 발표에서 나온 추정치보다 정확도가 25% 이상 향상된 수치이다. 이 값은 가까운 우주와 초기 우주에서 오랫동안 확립된 측정값들과 일치하지만, 아직은 그 측정값들 간 모순을 해소할 만큼 충분히 정밀하지는 않다.

○ 역대 가장 선명한 중력파 신호

  중력파를 탐지한다는 것은 단순히 신호를 포착하는 것을 넘어 검출기를 방해하는 잡음 속에서 신호를 추출해내는 것을 의미한다. 이를 위해서는 철저한 잡음 저감 노력과 매우 정교한 데이터 분석이 필요하다. 이 때문에 신호의 ‘강도’나 ‘선명도’는 신호대잡음비(SNR)로 표현된다. 이번에 발표된 목록에는 신호대잡음비 76.9를 기록한, 지금까지 탐지된 중력파 신호 중 가장 선명한 신호가 포함되어 있다. 이 신호인 GW250114는 2025년 1월 14일 지구에 도달했으며, 지구에서 10억 광년 이상 떨어진 곳에서 질량이 거의 동일한 두 블랙홀(각각 태양질량의 32배와 34배)이 합쳐지면서 발생했다. 이 신호의 ‘선명함’ 덕분에 최근 몇 달간 LVK 협력단이 발표하고 공개한 몇 가지 탁월한 과학적 성과가 도출되었는데, 여기에는 지금까지 수행된 일반상대성이론에 대한 가장 정밀한 검증과 스티븐 호킹의 블랙홀 면적 정리의 확인이 포함된다.

○ 2세대 블랙홀

  이번에 발표된 새로운 목록에 포함된 또 다른 주목할 만한 결과는 GW241011과 GW241110이라는 두 가지 특별한 사건과 관련이 있다. 2024년 10월과 11월, 불과 한 달 간격으로 탐지된 이 신호들은 각각 지구에서 약 7억 광년과 24억 광년 떨어진 곳에서 발생한 두 건의 블랙홀 병합에 의해 생성된 것이다. 이 병합들의 특정 특성, 특히 블랙홀의 회전 방향과 속도는 해당 천체들이 ‘2세대’ 블랙홀, 즉 이전의 병합을 통해 생성된 블랙홀일 가능성을 시사한다. 이 천체들은 아마도 블랙홀이 반복적으로 충돌하고 합쳐질 가능성이 높은 성단 같은 매우 밀집된 우주 환경에서 형성되었을 것이다. 관측된 사건의 수가 증가함에 따라 연구자들은 다양한 블랙홀 집단의 특성을 연구하고 점점 더 명확하게 규명할 수 있게 되었다.

  이번 연구는 다양한 방법으로 우주를 연구하는 세계 20여 개국, 150여 개 기관 소속 총 3,000여 명 과학자들의 협동 연구로 이뤄졌다. 국내에서는 한국천문연구원 등 35개 기관 소속 100여 명의 연구자들로 구성된 한국중력파연구협력단(책임자: 이형원 교수, 인제대)이 이 연구에 참여했다. 

또한 과학기술정보통신부(장관 배경훈)와 한국연구재단(이사장 홍원화)이 추진하는 개인기초연구사업(우수연구, 중견연구, 신진연구, 세종과학펠로우십)과 과학난제도전 융합연구개발사업, 교육부(장관 최교진)의 기본연구 및 박사과정생연구장려금지원사업, 그리고 한국천문연구원의 ‘차세대 중력파 검출기 국제공동개발 참여를 위한 레이저 간섭계 첨단기술 개발’사업이 이 연구를 지원했다.

  한국중력파연구협력단 단장 인제대학교 이형원 교수는 “2015년 중력파가 최초로 검출된 이후 검출기 감도의 획기적인 향상으로 중력파 상시 관측 시대가 도래했다”며 “앞으로 다중신호 천문학을 통해 중력파, 빛, 중성미자 관측 자료를 종합적으로 연구함으로써 우주에 대한 새로운 물리적 이해와 중요한 과학적 발견이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

  LVK 협력단 밀집쌍성병합 그룹의 공동 좌장 중 한 명인 이화여자대학교 김정리 교수는 “불과 10여 년 사이 중력파 과학 연구가 급속히 발전하고 있다. 수백 건의 블랙홀과 중성자별 관측 및 분석 결과는 킬로미터급 거대 레이저 간섭계가 중력파를 통해 우주를 탐구하는 데 매우 효과적인 장비임을 보여주는 중요한 성과”라고 말했다. 

  한국천문연구원의 이성호 책임연구원은 “우리나라는 라이고(LIGO)와 카그라(KAGRA)의 성능 향상에 기여하고 있으며 2035년 완성 목표인 아인슈타인 중력파 망원경 개발에도 참여하고 있다”며 “10년 후 차세대 중력파 망원경의 시대에는 매일 수백 건의 중력파 관측을 통해 일반상대성이론의 한계 검증, 허블상수에 관한 우주론 난제 해결 등 물리학과 천문학의 새로운 도약이 기대된다”고 말했다.

빛이 밝아지는 현상 포착했다

- 밝아지는 특이 천체 ‘3C 138’관측…빛 주 발생지는 전파코어

- 한국우주전파관측망 등 다주파수 동시관측 성과…우주 진화 이해의 단서

    한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’) 연구진이 주도한 국제 공동 연구팀이 젊은 활동은하핵(AGN, Active Galactic Nuclei)*에서 수년에 걸쳐 빛이 밝아지는 현상을 포착하고, 그 주요 발생 위치를 밝혀냈다. 연구진은 이번에 관측한 활동은하핵 ‘3C 138’의 밝기 증가가 은하 중심부의 전파코어(radio core)에서 일어났으며, 이는 강한 자기장보다는 고에너지 전자의 공급 증가와 관련이 있다는 사실도 확인했다.

* 활동은하핵: 은하 중심부에 있는 매우 밝고 활동적인 영역으로, 중심에 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배 질량을 가진 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려져 있다. 블랙홀이 주변 물질을 끌어당기며 그 주위에 뜨거운 원반이 만들어지고, 일부 물질은 원반의 위아래 방향으로 빠르게 분출하는데 이를 제트라고 한다. 

  천문연 이상성 박사 연구팀이 관측한 3C 138은 밀집 급경사 스펙트럼 천체(이하 CSS, Compact Steep Spectrum)로 분류되는 젊은 활동은하핵이다. 이는 전파 구조가 아직 모은하 내부에 모여 있을 정도로 작고 젊으며, 전파 대역에서 주파수가 높아질수록 밝기가 대체로 빠르게 감소해 전파 밝기 변화가 크지 않은 천체를 뜻한다.

  일반적인 CSS 천체는 전파 밝기 변화가 크지 않지만, 3C 138은 2022년부터 뚜렷한 전파 증광을 보였다. 이후 감마선 활동과 X선 방출 증가도 보고되어 밝기 증가의 원인을 규명할 필요가 있었다. 특히 증광이 전파코어에서 발생했는지, 또는 먼 제트 구조에서 발생했는지를 확인하는 것이 중요했다. 

  전파 스펙트럼 연구에 따르면, 3C 138의 제트 활동은 수만 년 전에 시작된 것으로 추정된다. 약 46억 살의 태양과 비교하면 우주에서는 이제 막 태어난 아기와 같은 수준이다. 전파 제트의 크기도 약 1만 광년 정도에 그쳐 아직 모은하의 물질과 상호작용하기 쉬운 단계에 있다. 반면 충분히 성장한 전파은하의 제트는 수십만 광년, 때로는 수백만 광년까지 뻗어나가기도 한다.

  연구진은 미국의 초대형 전파망원경 배열(VLA, Very Large Array)과 초장기선간섭계(VLBA, Very Long Baseline Array) 관측을 통해 3C 138의 가장 서쪽에 있는 전파코어가 2022년부터 2025년 사이 약 2.6배 밝아졌다는 사실을 확인했다. 반면 주변의 다른 작은 구조와 더 멀리 있는 제트는 뚜렷한 밝기 증가를 보이지 않았다. 

  이어 연구진은 전파코어가 왜 밝아졌는지를 알아보기 위해 한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)을 이용해 3C 138을 네 개의 전파 주파수 대역에서 동시에 관측했다. 전파코어는 매우 빠르게 변하는 영역이기 때문에 서로 다른 주파수를 같은 시점에 관측하는 것이 중요하기 때문이다.

  관측 결과, 전파코어의 스펙트럼은 일반적인 CSS 천체와 달리 특정 주파수에서 밝기가 다시 증가하는 독특한 형태를 보였다. 연구진은 이를 ‘싱크로트론 자체흡수(SSA, Synchrotron Self-Absorption)’ 현상으로 해석했다. 이는 매우 조밀한 영역 안에서 낮은 주파수의 전파가 다시 흡수되면서 나타나는 현상이다.

  연구진은 SSA 분석을 통해 전파코어 내부의 자기장 세기를 추정했다. 그 결과, 자기장은 예상보다 약했고, 대신 고에너지 전자들이 새롭게 대량 공급된 것으로 나타났다. 이는 이번 밝기 증가가 자기장 강화 때문이라기보다, 입자 주입 또는 입자 가속이 강화된 결과일 가능성을 시사한다. 또한 이렇게 가속된 입자들은 주변 광자를 더 높은 에너지로 끌어올릴 수 있어, 이번에 함께 관측된 X선 및 감마선 활동 증가의 원인도 설명할 수 있다.

  본 연구 논문의 제1저자인 천문연/UST 리선(Shan Li) 연구원은 “이번 연구는 젊은 활동은하핵의 밝기 증가가 어디에서, 어떤 물리적 과정으로 일어나는지를 보여준다”며,“이는 젊은 활동은하핵에서 제트 활동이 어떻게 강화되는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다”고 전했다.

천문연 이상성 박사는 “CSS 천체에서도 성장한 활동은하핵들과 같이 중심부 제트 활동이 X선 및 감마선 활동과 연결될 수 있음을 확인한 것은 동시 다주파수 VLBI 관측의 중요성을 보여주는 사례”라며 “향후 젊은 활동은하핵의 제트 진화와 고에너지 방출 기원 등 우주의 진화를 연구하는 데 활용될 수 있다”고 밝혔다. 

  한편 본 연구는 천문학 및 천체물리학 저널(Astronomy & Astrophysics) 2026년 6월 5일자에 게재됐다. 

그림 1. 젊은 활동은하핵 3C 138의 전파 제트 구조를 나타낸 개념도. 배경 은하 영상은 실제 관측 영상이 아니라 이해를 돕기 위한 시각적 상상도이며, 그 위에 VLA 41 GHz 관측으로 얻은 전파 제트 등고선과 KVN 86 GHz 코어 영역의 확대 영상을 제시했다.

Brightening Detected in a Newborn Active Galactic Nucleus

An international team led by researchers at the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) have detected a multi-year brightening event in a young active galactic nucleus (AGN) and identified the primary location where the phenomenon occurred. The team found that the brightness increase observed in the AGN known as 3C 138 originated from the radio core near the galaxy’s center and was likely linked to an increased supply of high-energy electrons, rather than to a stronger magnetic field.

The object observed by Dr. Sang-Sung Lee’s research team at KASI, 3C 138, is classified as a Compact Steep Spectrum (CSS) source — a young AGN whose radio structure is still compact enough to remain confined within its host galaxy. CSS sources typically exhibit spectra in which brightness rapidly decreases at higher radio frequencies and usually show little variability in radio emission.

Although CSS sources are generally stable in radio brightness, 3C 138 began to show a significant increase in radio emission since 2022. Enhanced gamma-ray activity and increased X-ray emission were also reported afterward, raising the need to determine the origin of the brightening. In particular, researchers sought to identify whether the event occurred in the radio core or in a more distant jet structure.

Radio spectral studies suggest that the jet activity in 3C 138 occurs on a timescale of tens of thousands of years. Compared to the Sun’s age of about 4.6 billion years, the source can be regarded as a “newborn baby” on cosmic timescales. Its radio jet extends only about 10,000 light-years, meaning it is still in a stage where strong interactions with material in the host galaxy are likely. In contrast, jets from fully evolved radio galaxies can extend hundreds of thousands or even millions of light-years.

Using observations from the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) and the Very Long Baseline Array (VLBA) in the United States, the team confirmed that the compact radio core of 3C 138 became approximately 2.6 times brighter between 2022 and 2025. In contrast, nearby compact structures and more distant jets showed no significant increase in brightness.

To investigate why the radio core brightened, the researchers conducted simultaneous observations of 3C 138 in four radio-frequency bands using the Korean VLBI Network (KVN). Because the radio core changes rapidly, observing at different frequencies at the same time is essential for accurate analysis.

The observations revealed that the radio core exhibited an unusual spectrum in which brightness increased again at certain frequencies — unlike the typical spectra of CSS sources. The researchers interpreted this feature as synchrotron self-absorption (SSA), a phenomenon in which low-frequency radio waves are reabsorbed within a very dense region.

Through SSA analysis also including archival data from Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), the team estimated the magnetic field strength inside the radio core. The results showed that the magnetic field was weaker than expected, while a large number of high-energy electrons had recently been injected into the region. This suggests that the brightening is consistent with enhanced particle injection/acceleration rather than requiring magnetic-field amplification. These accelerated particles can also boost surrounding photons to much higher energies, potentially explaining the simultaneous increase in X-ray and gamma-ray activity.

Shan Li, a researcher at KASI and the University of Science and Technology (UST) and the first author of the study, said, “This study shows where brightening events occur in young active galactic nuclei and what physical processes drive them. It provides important clues for understanding how jet activity is enhanced in these young systems.”

Dr. Sang-Sung Lee of KASI added, “Our findings demonstrate that even in CSS sources, central jet activity can be linked to X-ray and gamma-ray emission, similar to what is observed in more evolved AGNs. This highlights the importance of simultaneous multi-frequency VLBI observations and may contribute to future studies of jet evolution and the origin of high-energy emissions in young AGNs.”

The study was published in the June 5, 2026 issue of Astronomy & Astrophysics.

Figure 1. Schematic illustration of the radio jet structure of the young active galactic nucleus 3C 138. The background galaxy image is an artistic illustration rather than an actual observation. Overlaid are radio jet contours from VLA 41 GHz observations and an enlarged view of the core region from KVN 86 GHz observations.

우주탐사 강연 프로그램 ‘Moon to Mars’ 개최

-우주위험 감시 및 달탐사 주제 강연 

■ 한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)은 오는 5월 23일 본원에서 우주탐사를 주제로 한 대중강연 프로그램 ‘Moon to Mars*, 과학도시 대전과 함께하는 KASI 스페이스 아카데미’를 진행한다.

     * Moon to Mars(M2M) : ‘달에서 화성까지’ 간다는 미국 항공우주국(NASA)의 프로그램으로, 달에 인류를 보낸 후 이를 거점으로 삼아 화성 유인탐사 목표를 달성하겠다는 계획이다.

□ 이번 프로그램에서는 천문연 조중현 박사가 우주에서의 교통사고와 추락사고를 감시하는 우주위험 연구 분야를 소개하고, 과학커뮤니케이터 지구로 활동하고 있는 이은지 연합대학원생이 달 착륙 및 탐사에 대한 강연을 펼쳐진다. 

□ 강연과 질의응답 시간 이후에는 한국천문연구원 본원의 우주탐사 주제 대표 연구실인 탐사과학운영실과 우주위험감시실 등을 방문한다. 탐사과학운영실은 현재 달 탐사 관련 운영실로 다누리에 탑재된 편광카메라가 촬영한 달 그리고 현재 개발 중인 달 착륙선의 탑재체 모형들을 확인할 수 있다. 우주위험감시실에서는 지구위협소행성의 궤도 모습과 우주위험 감시에 대한 최신 연구 소식들을 확인할 수 있다. 

□ ‘Moon to Mars, 과학도시 대전과 함께하는 KASI 스페이스 아카데미’는 우주탐사에 대한 국민적 관심과 전문 프로그램의 필요에 따라 시리즈로 진행 중이며, 천문연과 대전테크노파크가 공동 주최한다. 특히 이번 상반기 행사는 우주항공의 날(5.27.)을 기념해 우주항공 주간 중에 개최된다. 행사 접수는 한국천문연구원 홈페이지에서 확인할 수 있다. (보도자료 끝. 참고 사진 및 자료 있음.)

우리 망원경으로 생성한 우리 관측자료, 전 세계에 배포되다

-  한국 관측시설인 외계행성탐색시스템으로 대규모 탐사 관측

- 국제데이터센터 통해 전 세계 천문학자에게 배포…남반구하늘 기준영상 

  우리나라 관측시설로 국내 연구진이 생성한 관측자료가 국제 데이터센터를 통해 전 세계 천문학자에게 공개됐다. 

 서울대학교(총장 유홍림, 이하 ‘서울대’) 임명신 물리천문학부 교수 연구팀은 한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)이 개발해 운영 중인 외계행성탐색시스템(이하 KMTNet: Korea Microlensing Telescope Network)으로 남반구 하늘을 탐사 관측해 얻은 균일하고 깊은 영상 지도와 천체목록을 주요 국제 천문데이터 센터인 미국 NOIRLab의 Astro Data Lab*과 프랑스 스트라스부르 천문데이터센터(CDS)**를 통해 전 세계에 공개하였다.

* NOIRLab: 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

** CDS: 스트라스부르대학교·프랑스국립과학연구원(Centre National de la Recherche Scientifique, 이하 CNRS) 산하 스트라스부르 천문데이터센터(Centre de Données astronomiques de Strasbourg)

 연구팀은 KMTNet의 공모 과제를 통해 ‘KS4(KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky)’ 탐사를 시작하여 2019년부터 600일 이상 관측을 수행했다. 천문연 KMTNet의 칠레(CTIO), 남아프리카(SAAO), 호주(SSO) 3개 망원경에서 얻은 방대한 데이터를 서울대가 개발한 전용 파이프라인을 통해 과학적 품질의 데이터로 가공하고 남반구 천체 2억 개 이상의 목록과 과학적 연구에 바로 활용이 가능한 고품질 영상을 만들었다. 이번 국제 데이터센터 공개를 통해 전 세계 누구나 무료로 KS4 자료들을 손쉽게 얻을 수 있게 되었다.

  지난 2017년 8월 17일, 중력파 검출기 라이고와 비르고가 중성자별 병합에서 발생한 중력파 ‘GW170817’를 검출했으며, 11시간 후 광학 대응체인 킬로노바가 발견되어 최초의 다중신호 천문학 관측이 이루어졌다. 그러나 이렇게 새로운 돌발적으로 나타난 천체인 돌발천체를 수많은 기존 천체 속에서 식별하려면 이전 하늘을 찍은 영상이 필요한데 남반구 하늘에는 균일하고 깊은 기준 영상(reference image)이 없었다. 다음 중력파 사건에 대비하기 위해, 본 연구인 KS4 탐사가 시작됐다. 해당 관측자료들은 중력파 사건 발생 시 광학 대응체를 신속히 식별하기 위한 기준 영상 역할을 할 수 있게 된다.

 기존의 대표적인 남반구 하늘 탐사 프로젝트인 유럽우주기구(ESO)의 ‘가이아(Gaia)’와 호주가 주도한 ‘스카이맵퍼(SkyMapper)’는 넓은 하늘을 고르게 관측했지만, 비교적 밝은 천체만 볼 수 있는 한계가 있다. 반면 미국이 주도한 다른 탐사 프로젝트인 ‘델브(DELVE, DECam Local Volume Exploration)’와 ‘레거시 서베이(Legacy Survey)’는 더 어두운 천체까지 자세히 관측할 수 있지만, 관측된 영역이 들쭉날쭉해 일부 하늘은 비어 있는 문제가 있다. 이와 달리 KS4 관측자료는 밝기 한계가 중력파 광학 대응체와 같은 돌발천체를 찾기에 적절한 중간 수준(약 22~23.5등급)이면서도 하늘을 끊김이 없이 균일하게 관측해, 기존 탐사의 빈틈을 효과적으로 메워준다. 또한 KS4가 활용한 필터는 기존 관측 천문학 연구에 많이 사용 되어온 B, V, R, 및 I 밴드이며, 이러한 필터 조합의 관측자료를 제공하는 탐사 프로젝트는 KS4가 유일하다.

 본 연구를 이끈 임명신 서울대 교수는 “지금까지 남반구 하늘의 대규모 광학 탐사는 미국, 호주, 유럽 기관이 주도해 왔는데, KS4는 우리나라의 KMTNet이라는 한국 자체 시설로 수행한 대규모 관측 탐사다”며 “이번 KS4 관측자료의 공개는 우리나라가 해외 관측자료의 소비자 입장에서 세계에 천문자료를 제공하는 공급자가 되었음을 뜻하며, 이는 우리나라 천문우주 연구의 질적 성장을 상징하고 있는 일이다”고 말했다. 

  자료 배포를 주도한 장서원 서울대 연구교수는 “우리가 생성한 남반구 하늘 관측자료가 그 중요성을 인정받아 국제 주요 천문데이터 센터를 통해 공개된 귀중한 사례”라며 “대한민국이 건설한 지상망원경으로 획득한 대규모 관측자료가 이런 식으로 세계 연구자들에게 공개된 것은 이번이 처음이다”고 밝혔다. 

  이충욱 천문연 외계행성탐사센터장은 “KMTNet은 동일한 3개의 관측시설로 구성돼 24시간 연속 관측이 가능하다”며 “실제로 본 관측자료가 감마선 폭발 및 중력파 사건의 광학 대응체 탐색에 활용된 바 있으며, 루빈천문대의 LSST 시대의 돌발 천체 연구에도 필수적인 참조 데이터가 될 것이다”고 밝혔다.

 연구팀은 이번 제1차 관측자료 공개를 시작으로, 아직 남은 관측 기간인 2029년 12월까지 추가 관측을 수행할 예정이다. (보도자료 끝. 추가자료 있음.) 

 그림 설명: 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)]

<참고자료>

□ 공개 데이터센터 

 - 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/

※ 모든 데이터는 국제 데이터센터를 통해 누구나 무료로 접근 가능

□ 외계행성탐색시스템(KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network)

KMTNet은 2009년 한국천문연구원의 주요사업으로 개발이 시작된 외계행성탐색 전용 망원경 시스템이다. 이 시스템은 지구와 비슷한 환경을 가지고 있어서 생명체 존재 가능성이 있는 외계행성을 찾기 위해 개발되었으며, 지난 2015년 5월에 남반구의 칠레 CTIO(Cerro Tololo Inter-American Observatory), 남아공 SAAO(South African Astronomical Observatory), 호주 SSO(Siding Spring Observatory) 천문대에 구축되었다. KMTNet은 미시중력렌즈 현상을 이용한 외계행성 탐색에 최적화된 시스템으로, 수개월 간의 시험 관측을 거쳐 2015년 10월 2일 본격적으로 가동을 시작했다.

남반구에 위치한 3개 천문대는 경도상으로 약 120도(또는, 각 지역 표준시로 8시간) 정도 차이가 나므로, 칠레 관측소에서 관측이 끝날 즈음에는 호주에서 관측이 시작되고, 호주 관측이 끝날 즈음에는 남아공 관측소에서 이어서 관측이 진행된다. 이로 인해 KMTNet은 24시간 연속 관측이 가능한 세계 최초의 외계행성 탐색시스템으로, 시간대 차이를 활용한 효율적인 관측이 가능하다.

※ 외계행성 탐색시스템 홈페이지 

   http://kmtnet.kasi.re.kr/kmtnet/

※ 외계행성 탐색시스템 관련 미디어(영상) 파일 

https://drive.google.com/file/d/1s3h32bbP_FH-uooQJk35ZZ7MPPwsUEdz/view?usp=sharing

□ KS4(KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky)

 KS4는 KMTNet의 광시야(2°×2°) 관측 능력을 활용하여 남반구 하늘 전체를 체계적으로 촬영하는 탐사 프로젝트이다. 서울대학교 임명신 교수를 연구책임자로 하여, KMTNet 공모관측 프로그램 Phase-1(2019.11~2020.09), Phase-2(2020.10~2023.09), Phase-3(2023.10~2026.12)을 통해 수행해 왔으며, Phase-4(2027.01~2029.12)까지 제출하여 총 10년에 걸친 장기 탐사로 진행 중이다. 2019년 11월 남아공 SAAO에서 첫 관측을 시작하였다. 2020년 10월부터는 칠레·남아공·호주 3개 사이트 전체가 가동되어 본격적인 탐사가 진행되고 있다. 탐사 영역은 적위 −85° < Dec < −28.8°로, 남반구 하늘을 2,749개의 타일로 나누어 각 타일마다 B, V, R, I 4개 필터로 120초씩 최소 4회 이상 반복 촬영한다. 4회 촬영 시 디더링 방식(Dithering; 망원경 지향점을 조금씩 이동시키고 영상 촬영하는 기법)으로 CCD 칩 사이의 빈틈을 채워 빈 곳 없는 연속 영상을 확보한다.

 이번에 공개된 첫 번째 데이터(DR1, Data Release 1)는 2019년 11월부터 2023년 12월까지 관측한 자료로, 979개 타일, 약 4,000 평방도를 포함한다. 총 17,626회 노출에 589시간의 관측 시간이 투입되었으며, 5σ 한계 등급은 B밴드 22.7, V밴드 22.6, R밴드 22.8, I밴드 22.1 AB등급이다.

 3개 관측소에서 수집된 원자료는 천문연 데이터처리센터에서 전처리를 거친 후, 서울대 연구팀이 개발한 KS4 전용 파이프라인을 통해 과학적 품질의 데이터로 가공된다. 주요 처리 과정으로는 CCD 검출기 결함 보정, 가이아 기반 천체 위치 보정, 2차원 영점등급 보정 맵을 이용한 균일한 측광 보정, 3개 관측소 영상을 활용한 깊은 기준영상 생성 등이 있다 (Jeong et al. 2026, Chang et al. 2026).

현재까지 관측이 완료된 전체 KS4 영역은 약 6,700 평방도이며, 나머지 영역은 향후 DR2에서 공개할 예정이다. DR2에서는 개별 단일노출 영상의 측광 데이터도 포함하여 시간 영역(time-domain) 천문학 연구용 관측자료 분석도 지원할 계획이다.

□ 논문 및 연구팀 

- 논문 : (1) KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky II: Data Reduction and Real-Time Transient Detection Pipeline  / Journal of the Korean Astronomical Society(SCIE 저널) / 게재일 2026년 4월 9일 

    (2) KMTNet Synoptic Survey of Southern Sky III: The First Data Release / Journal of the Korean Astronomical Society(SCIE 저널) / 게재일 2026년 4월 9일 

- 연구팀 : 임명신, 장서원, 정만근, 정승호, 박보미, 이재원, 김창완, 김지훈, 이성국, 신지섭(서울대), 이충욱, 김동진(한국천문연구원), 김준호(국립대구과학관), 김용정(세종대학교), David A. H. Buckley(남아프리카공화국, 남아공천문대), Jeff Cooke(호주, 스윈번 대학), 백승학(미국, 하와이 대학) 등 17명

-  美 NASA 협력 기반 해양위성 데이터 국제공동활용 본격화

한국천문연구원(원장 박장현, 이하 ‘천문연’)은 24일  부산시와 ‘해양관측위성 부산샛(BusanSat) 발사 및 공동운영을 위한 업무협약’을 체결하고, 본격적인 발사 준비와 운영 협력에 나선다고 밝혔다.

  이번 협약은 지난 3월, ‘한미 우주협력협정’에 따른 국내 지정 이행기관인 천문연과 미국 우주항공청(NASA) 간 체결한 ‘부산샛 폴큐브 임무 협력에 관한 업무협약’을 기반으로 체결됐으며, 올해 상반기 부산샛 발사를 앞두고 발사·운영 단계에서의 역할 분담과 협력체계를 구체화하기 위해 마련됐다.

  특히 양 기관은 NASA와의 국제협력을 바탕으로 부산샛의 발사, 지상국 운영, 위성 데이터 수집·처리·배포 전 과정을 체계적으로 추진하여, 글로벌 수준의 데이터 분석·활용 역량을 확보한다는 계획이다.

  부산샛은 해양미세먼지 등 대기환경을 관측하는 초소형위성으로, 광범위한 해양공간에 대한 빅데이터를 수집·분석해 글로벌 해양환경 연구와 정책 활용에 접목하기 위해 제작됐다. 부산샛은 지난 2022년 글로벌 기후변화에 대응하고, 한반도 인근 해양미세먼지 국제 공동연구를 위하여 천문연, 부산시, ㈜나라스페이스테크놀로지 간 기술협력을 통해 지자체 최초로 제작됐으며, 천문연은 초소형 편광카메라(폴큐브)를, ㈜나라스페이스테크놀로지는 위성 본체를 각각 개발했다. 

  부산샛에 탑재된 편광카메라는 일반 카메라보다 더 선명하고 정밀한 관측이 가능해, 바다와 대기 중 미세먼지 크기, 성분 등을 더 정확하게 확인할 수 있다. 

  천문연과 부산시는 그간 우주환경에서 편광카메라의 안정적 운용을 위한 서해안 및 부산해상 항공기 시험연구와 점검·보정 작업을 지속해 왔으며, 이를 통해 관측자료의 정확성과 장비 신뢰성을 높였다. 

  이번 협약에 따라 천문연은 ▲NASA와의 국제협력 총괄, ▲데이터 처리 및 알고리즘 구축, ▲폴큐브 탑재체 점검 등 기술적 지원을 전담한다. 부산시는 ▲부산샛 발사 및 지상국 운영, ▲데이터 수집 및 공유, ▲국내 대학·연구기관과 연계협력 등을 추진한다. 

  또한, 양 기관은 NASA와의 국제협력을 통해 부산샛 데이터를 국제 수준의 분석체계와 연계하고, 해양미세먼지 관측과 데이터 처리기술 고도화를 함께 추진할 계획이다. 

  박장현 천문연 원장은 “기존 우주를 관측하는 탑재체 기술을 대기환경 관측에 맞게 전환한 기술”이라며, “이는 기후변화와 미세먼지 등 글로벌 환경 이슈에 대응에 필요한 과학적 자료를 확보하는 데 도움이 될 것이다”고 밝혔다. (보도자료 끝. 참고자료 있음)

<참고자료>

□ 협약개요

 ◦ (협 약 명) 해양관측위성(BusanSat) 발사 및 공동 운영을 위한 업무협약

 ◦ (협약기관) 한국천문연구원-부산광역시

 ◦ (협 약 일) 2026. 4. 24.(금)

 ◦ (협약방법) 서면체결

 ◦ (효력기간) 협약 체결일로부터 2년 (변경 및 해지는 상호 협의)

 ◦ (주요내용) 부산샛 발사 및 공동운영을 위한 협력 및 상호 역할분담 규정

□ 협약내용

 ◦ (협력내용) 부산샛 발사 캠페인, 데이터 처리 등 부산샛 운영, 기타 필요사항

 ◦ (천문연 역할) ① 미 항공우주청(NASA)와의 국제협력② 부산샛 수집 데이터 처리 파이프라인 및 알고리즘 서버 구축③ 발사 및 초기 운영단계(LEOP) Polube 탑재체 상태 점검④ 정상운영 기간 탑재체 운영 시나리오 작성 및 지원

◦ (부산시 역할) ① 부산샛 발사 및 공동운영 주관② 부산샛 촬영 Level 0 데이터 수집③ Level 1 데이터 국내 대학 및 연구기관 제공④ 부산샛 우주물체 등록 및 지상국 운영 총괄

 -대상에 김슬우 씨의 ‘장미의 심장, 황금빛 물결의 파동’ 선정

  한국천문연구원이 제34회 천체사진공모전의 결과를 발표했다. 이번 공모전에서는 총 264개 작품이 출품됐으며, 김슬우 씨의 ‘장미의 심장, 황금빛 물결의 파동’이 대상을 차지했다.

  천체사진공모전은 사진 부문과 동영상 부문을 심사하며, 주제는 심우주(Deep sky)·지구와 우주·태양계 분야로 나누어진다. 한국천문연구원은 올해 전체 응모작 중 27개 작품을 수상작으로 선정했다. 

  심사위원들은 "전반적으로 출품작의 수준과 완성도가 높아졌으며, 고품질 작품이 다수 출품되어 경쟁이 치열했다”며 “향후에는 기술적 완성도뿐 아니라 작가의 주제의식, 색 구성, 구상 등이 드러나는 작품 확대가 필요하다”고 심사평을 밝혔다. 

  천체사진공모전은 아름답고 신비한 천체사진 및 그림, 동영상 콘텐츠를 통해 천문학에 대한 관심과 공감대를 확산하기 위해 1993년부터 시행했다. 수상 작품들은 5월 27일, 우주항공의 날을 기념해 우주항공청을 시작으로 전시가 진행된다. (보도자료 끝. 수상작은 아래 링크나 첨부파일을 참고 바랍니다.)

* 수상작 바로 보기:  https://www.kasi.re.kr/kor/education/post/astronomy-contest/32229