- 초   록(Abstract):

The concordance model (Λ cold dark matter (ΛCDM) model, where Λ is the cosmological constant) reproduces the main current cosmological observations assuming the validity of general relativity at all scales and epochs and the presence of CDM and of Λ, equivalent to dark energy with a constant density in space and time. However, the ΛCDM model is poorly tested in the redshift interval between the farthest observed type Ia supernovae and the cosmic microwave background. We present measurements of the expansion rate of the Universe based on a Hubble diagram of quasars. Quasars are the most luminous persistent sources in the Universe, observed up to redshifts of z≈ 7.5. We estimate their distances following a method developed by our group, based on the X-ray and ultraviolet emission of the quasars. The distance modulus/redshift relation of quasars at z< 1.4 is in agreement with that of supernovae and with the concordance model. However, a deviation from the ΛCDM model emerges at higher redshift, with a statistical significance of ~4σ. If an evolution of the dark energy equation of state is allowed, the data suggest dark energy density increasing with time.

- 초   록(Abstract):

Context. Polarized continuum emission at millimeter-to-submillimeter wavelengths is usually attributed to thermal emission from dust grains aligned through radiative torques with the magnetic field. However, recent theoretical work has shown that under specific conditions polarization may arise from self-scattering of thermal emission and by radiation fields from a nearby stellar object.

Aims. We use multi-frequency polarization observations of a circumbinary disk to investigate how the polarization properties change at distinct frequency bands. Our goal is to discern the main mechanism responsible for the polarization through comparison between our observations and model predictions for each of the proposed mechanisms.

Methods. We used the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array to perform full polarization observations at 97.5 GHz (Band 3), 233 GHz (Band 6) and 343.5 GHz (Band 7). The ALMA data have a mean spatial resolution of 28 AU. The target is the Class I object BHB07-11, which is the youngest object in the Barnard 59 protocluster. Complementary Karl G. Jansky Very Large Array observations at 34.5 GHz were also performed and revealed a binary system at centimetric continuum emission within the disk.

Results. We detect an extended and structured polarization pattern that is remarkably consistent between the three bands. The distribution of polarized intensity resembles a horseshoe shape with polarization angles following this morphology. From the spectral index between Bands 3 and 7, we derived a dust opacity index β ~ 1 consistent with maximum grain sizes larger than expected to produce self-scattering polarization in each band. The polarization morphology and the polarization levels do not match predictions from self-scattering. On the other hand, marginal correspondence is seen between our maps and predictions from a radiation field model assuming the brightest binary component as main radiation source. Previous molecular line data from BHB07-11 indicates disk rotation. We used the DustPol module of the ARTIST radiative transfer tool to produce synthetic polarization maps from a rotating magnetized disk model assuming combined poloidal and toroidal magnetic field components. The magnetic field vectors (i.e., the polarization vectors rotated by 90°) are better represented by a model with poloidal magnetic field strength about three times the toroidal one.

Conclusions. The similarity of our polarization patterns among the three bands provides a strong evidence against self-scattering and radiation fields. On the other hand, our data are reasonably well reproduced by a model of disk with toroidal magnetic field components slightly smaller than poloidal ones. The residual is likely to be due to the internal twisting of the magnetic field due to the binary system dynamics, which is not considered in our model. 

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Beginning in 2012, NASA utilized a strategic process to identify broad societal questions, or grand challenges, that are well suited to the aerospace sector and align with national priorities. This effort generated NASA's first grand challenge, the Asteroid Grand Challenge, a large scale effort using multidisciplinary collaborations and innovative engagement mechanisms focused on finding and addressing asteroid threats to human populations. In April 2010, President Barack Obama announced a mission to send humans to an asteroid by 2025. This resulted in the agency's Asteroid Redirect Mission to leverage and maximize existing robotic and human efforts to capture and reroute an asteroid, with the goal of eventual human exploration. The AGC, initiated in 2013, complemented ARM by expanding public participation, partnerships, and other approaches to find, understand, and overcome these potentially harmful asteroids. This paper describes a selection of AGC activities implemented from 2013 to 2017 and their results, excluding those conducted by NASA's Near Earth Object Observations Program and other organizations. The strategic development of the initiative is outlined as well as initial successes, strengths, and weaknesses resulting from the first four years of AGC activities and approaches. Finally, we describe lesson learned and areas for continued work and study. The AGC lessons learned and strategies could inform the work of other agencies and organizations seeking to conduct a global scientific investigation with matrixed organizational support, multiple strategic partners, and numerous internal and external open innovation approaches and audiences.

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Haumea—one of the four known trans-Neptunian dwarf planets—is a very elongated and rapidly rotating body. In contrast to other dwarf planets, its size, shape, albedo and density are not well constrained. The Centaur Chariklo was the first body other than a giant planet known to have a ring system, and the Centaur Chiron was later found to possess something similar to Chariklo’s rings. Here we report observations from multiple Earth-based observatories of Haumea passing in front of a distant star (a multi-chord stellar occultation). Secondary events observed around the main body of Haumea are consistent with the presence of a ring with an opacity of 0.5, width of 70 kilometres and radius of about 2,287 kilometres. The ring is coplanar with both Haumea’s equator and the orbit of its satellite Hi’iaka. The radius of the ring places it close to the 3:1 mean-motion resonance with Haumea’s spin period—that is, Haumea rotates three times on its axis in the time that a ring particle completes one revolution. The occultation by the main body provides an instantaneous elliptical projected shape with axes of about 1,704 kilometres and 1,138 kilometres. Combined with rotational light curves, the occultation constrains the three-dimensional orientation of Haumea and its triaxial shape, which is inconsistent with a homogeneous body in hydrostatic equilibrium. Haumea’s largest axis is at least 2,322 kilometres, larger than previously thought, implying an upper limit for its density of 1,885 kilograms per cubic metre and a geometric albedo of 0.51, both smaller than previous estimates. In addition, this estimate of the density of Haumea is closer to that of Pluto than are previous estimates, in line with expectations. No global nitrogen- or methane-dominated atmosphere was detected.

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Carbonaceous asteroids represent the principal source of water in the inner Solar System and might correspond to the main contributors for the delivery of water to Earth. Hydrogen isotopes in water-bearing primitive meteorites, for example carbonaceous chondrites, constitute a unique tool for deciphering the sources of water reservoirs at the time of asteroid formation. However, fine-scale isotopic measurements are required to unravel the effects of parent-body processes on the pre-accretion isotopic distributions. Here, we report in situ micrometre-scale analyses of hydrogen isotopes in six CM-type carbonaceous chondrites, revealing a dominant deuterium-poor water component (δD = −350 ± 40‰) mixed with deuterium-rich organic matter. We suggest that this deuterium-poor water corresponds to a ubiquitous water reservoir in the inner protoplanetary disk. A deuterium-rich water signature has been preserved in the least altered part of the Paris chondrite (δDParis ≥ −69 ± 163‰) in hydrated phases possibly present in the CM rock before alteration. The presence of the deuterium-enriched water signature in Paris might indicate that transfers of ice from the outer to the inner Solar System were significant within the first million years of the history of the Solar System.

- 초   록(Abstract) : Type Ia supernovae arise from the thermonuclear explosion of white-dwarf stars that have cores of carbon and oxygen. The uniformity of their light curves makes these supernovae powerful cosmological distance indicators3, but there have long been debates about exactly how their explosion is triggered and what kind of companion stars are involved. For example, the recent detection of the early ultraviolet pulse of a peculiar, subluminous type Ia supernova has been claimed as evidence for an interaction between a red-giant or a main-sequence companion and ejecta from a white-dwarf explosion. Here we report observations of a prominent but red optical flash that appears about half a day after the explosion of a type Ia supernova. This supernova shows hybrid features of different supernova subclasses, namely a light curve that is typical of normal-brightness supernovae, but with strong titanium absorption, which is commonly seen in the spectra of subluminous ones. We argue that this early flash does not occur through previously suggested mechanisms such as the companion–ejecta interaction. Instead, our simulations show that it could occur through detonation of a thin helium shell either on a near-Chandrasekhar-mass white dwarf, or on a sub-Chandrasekhar-mass white dwarf merging with a less-massive white dwarf. Our finding provides evidence that one branch of previously proposed explosion models—the helium-ignition branch—does exist in nature, and that such a model may account for the explosions of white dwarfs in a mass range wider than previously supposed.

- 초   록(Abstract) : Blazars are the most extreme active galactic nuclei. They possess oppositely directed plasma jets emanating at near light speeds from accreting supermassive black holes. According to theoretical models, such jets are propelled by magnetic fields twisted by differential rotation of the black hole’s accretion disk or inertial-frame-dragging ergosphere. The flow velocity increases outward along the jet in an acceleration and collimation zone containing a coiled magnetic field. Detailed observations of outbursts of electromagnetic radiation, for which blazars are famous, can potentially probe the zone. It has hitherto not been possible to either specify the location of the outbursts or verify the general picture of jet formation. Here we report sequences of high-resolution radio images and optical polarization measurements of the blazar BL Lacertae. The data reveal a bright feature in the jet that causes a double flare of radiation from optical frequencies to TeV γ-ray energies, as well as a delayed outburst at radio wavelengths. We conclude that the event starts in a region with a helical magnetic field that we identify with the acceleration and collimation zone predicted by the theories. The feature brightens again when it crosses a standing shock wave corresponding to the bright ‘core’ seen on the images.

- 초   록(Abstract) :
Walking along a beach one may notice debris being washed ashore from the vast oceans. Then, turning your head up at night you even might noticed a shooting star or a bright spot passing by. Chances are, that you witnessed space debris, endangering future space flight in lower earth orbit. If it was possible to turn cm-sized debris into shooting stars the problem might be averted. Unfortunately, these fragments counting in the 100 thousands are not controllable. To possibly regain control we demonstrate how to exert forces on a free falling debris object from a distance by ablating material with a high energy ns-laser-system. Thrust effects did scale as expected from simulations and led to speed gains above 0.3 m/s per laser pulse in an evacuated micro-gravity environment.

The traditional university science curriculum was designed to train specialists in specific disciplines. However, in universities all over the world, science students are going into increasingly diverse careers and the current model does not fit their needs. Advances in technology also make certain modes of learning obsolete. In the past ten years, the Faculty of Science of the University of Hong Kong has undertaken major curriculum reforms. A sequence of science foundation courses required of all incoming science students are designed to teach science in an integrated manner, and to emphasize the concepts and utilities, not computational techniques, of mathematics. A number of non-discipline-specific common core courses have been developed to broaden students’ awareness of the relevance of science to society and the interdisciplinary nature of science. By putting the emphasis on the scientific process rather than the outcome, students are taught how to identify, formulate, and solve diverse problems.

Massive galaxy clusters have been found that date to times as early as three billion years after the Big Bang, containing stars that formed at even earlier epochs. The high-redshift progenitors of these galaxy clusters—termed ‘protoclusters’—can be identified in cosmological simulations that have the highest overdensities (greater-than-average densities) of dark matter. Protoclusters are expected to contain extremely massive galaxies that can be observed as luminous starbursts. However, recent detections of possible protoclusters hosting such starbursts do not support the kind of rapid cluster-core formation expected from simulations: the structures observed contain only a handful of starbursting galaxies spread throughout a broad region, with poor evidence for eventual collapse into a protocluster. Here we report observations of carbon monoxide and ionized carbon emission from the source SPT2349-56. We find that this source consists of at least 14 gas-rich galaxies, all lying at redshifts of 4.31. We demonstrate that each of these galaxies is forming stars between 50 and 1,000 times more quickly than our own Milky Way, and that all are located within a projected region that is only around 130 kiloparsecs in diameter. This galaxy surface density is more than ten times the average blank-field value (integrated over all redshifts), and more than 1,000 times the average field volume density. The velocity dispersion (approximately 410 kilometres per second) of these galaxies and the enormous gas and star-formation densities suggest that this system represents the core of a cluster of galaxies that was already at an advanced stage of formation when the Universe was only 1.4 billion years old. A comparison with other known protoclusters at high redshifts shows that SPT2349-56 could be building one of the most massive structures in the Universe today.

Planet formation theories predict that some planets may be ejected from their parent systems as result of dynamical interactions and other processes. Unbound planets can also be formed through gravitational collapse, in a way similar to that in which stars form. A handful of free-floating planetary-mass objects have been discovered by infrared surveys of young stellar clusters and star-forming regions as well as wide-field surveys, but these studies are incomplete8 for objects below five Jupiter masses. Gravitational microlensing is the only method capable of exploring the entire population of free-floating planets down to Mars-mass objects, because the microlensing signal does not depend on the brightness of the lensing object. A characteristic time scale of microlensing events depends on the mass of the lens: the less massive the lens, the shorter the microlensing event. A previous analysis of 474 microlensing events found an excess of ten very short events (1–2 days)—more than known stellar populations would suggest—indicating the existence of a large population of unbound or wide-orbit Jupiter-mass planets (reported to be almost twice as common as main-sequence stars). These results, however, do not match predictions of planet-formation theories3 and surveys of young clusters. Here we analyse a sample of microlensing events six times larger than that of ref. 11 discovered during the years 2010–15. Although our survey has very high sensitivity (detection efficiency) to short-timescale (1–2 days) microlensing events, we found no excess of events with time scales in this range, with a 95 per cent upper limit on the frequency of Jupiter-mass free-floating or wide-orbit planets of 0.25 planets per main-sequence star. We detected a few possible ultrashort-time scale events (with time scales of less than half a day), which may indicate the existence of Earth-mass and super-Earth-mass free-floating planets, as predicted by planet-formation theories3,

쌍안경을 통해서 우리 은하 안에 있는 산개성단 NGC884&869 등을 관측하는 방법에 대해 설명하였다. 산개성단은 같은 분자운에서 별들이 동시에 생성되어 같은 나이와 성질을 가지는 것으로 생각되며, 우리은하의 나선 팔에 주로 분포하고 있다. 지구에서 보이는 산개성단은 1100여개가 존재하고 있으며, 성간운이나 나선팔등으로 인해 가려져 보이지 않은 것들까지 포함하면 1만개가 넘을 것으로 추정된다. 산개성단을 이용한 연구로는 색등급도를 통해 별의 진화를 연구하거나, 거리 추정의 사다리로 사용되고 또한 핵융합등의 별의 내부 화학조성 변화 연구에도 사용되고 있다. 산개성단의 최후에 대해서는 유사한 형태의 별의 집단이지만 더 늙고 붉은 별들이 많이 존재하는 구상성단으로 진화하는 것이 아닌가 하는 의문이 있었지만, 지금까지 연구된 결과에 의하면 별들이 다체(多體) 운동의 불안정성을 안정되게 오랜 시간동안 유지하는 것이 힘듦으로 결국에는 흩어지는 것으로 생각된다. 그 증거 중 하나는 구상성단의 낮은 금속함량이 산개성단의 높은 금속성분이 모두 없어져야만 가능하기 때문이다. 

참고자료 : Sky&telescope Jan 2018 P60

 지구 주위를 맴도는 위성은 활동이 중지된 위성을 포함하여 대략 5만여 개 정도가 있다. 활동하는 위성 중에 지구의 특정한 지점과 같은 속도로 회전하는 위성들을 지구에서 바라보면 정지하고 있는 것처럼 보이는데, 이 위성들을 정지궤도 위성이라고 한다. 

 이 위성들은 지구의 적도보다 10도 정도 아래의 궤도를 돌면서, 지구의 방송, 통신, 기상관측, GPS등의 전파 기술을 지원한다. 정지궤도 위성들은 매우 한정적인 공간에서만 궤도를 유지하는데, 지구의 자전이나 달과의 조석작용에 의해 조금씩 위치가 틀어진다. 이를 광학망원경을 통해 관측하여 자세 제어 및 충돌에 대비하는 일들을 각 나라의 위성감시센터에서 하고 있다. 

 일반인들도 인공위성을 볼 수 있다. 저궤도 위성의 경우에는 1등급의 밝기까지도 보이며, 중궤도 위성은 10~12등급으로 사람의 눈으로 볼 수 있는 한계밝기인 6등급보다 어둡다. 그러므로 작은 구경의 광학망원경을 통해 볼 수 있다. 그 중 Iridium 위성의 경우에는 –(minus) 등급처럼 밝은 flare현상도 관측되는데, 이는 망원경의 태양 반사판이 시선방향과 정렬되는 경우에 태양의 빛을 빔처럼 반사하여 광도가 급격히 밝아지는 현상이다. 이런 현상이 일어나는 경우에는 잠시 동안 눈으로 볼 수 있다.

 망원경이 없다면 카메라의 iso와 조리개를 조절하여 찍을 수 있다. 전문가용 카메라가 없어도 휴대폰 카메라로도 가능하다. 위성들은 별보다 가까이 있어 대기의 영향을 더 적게 받으므로, 별보다 더 점광원 같은 모습으로 찍힌다. 현재 운영되는 인공위성의 위치는 나사 및 Space Book등 여러 홈페이지에서 확인 할 수 있다. 

참고자료 : http://www.skyandtelescope.com/observing/how-to-see-and-photograph-geosynchronous-satellites/

먼 우주의 은하들과 비교했을 때 가까운 우주의 은하들의 대부분은 Red하고 Dead한 경향이 크다. 이러한 경향성을 만든, 은하의 별생성을 죽인 범인은 누가 있을까? 이 기사에서는 Ram Pressure Stripping, Stellar feedback, Black Hole Jet을 그 이유로 든다. 먼저 Ram Pressure Stripping은 은하가 은하단의 고온 은하단 물질 사이로 떨어지면서 은하의 겉부분 가스가 벗겨지는 현상인데, 이 현상은 오직 은하단의 은하단물질에서만 발생하기 때문에 주요 원인은 아닌 것으로 이야기되었다. 두 번째로는 Stellar feedback, 갓 만들어지는 별들은 쌍극 분출 혹은 다중성계의 경우 주변에 둘러싼 가스구름을 폭발시키면서 별이 만들어진다. 이러한 radiation pressure와 stellar feedback 효과는 가스의 온도를 높이거나 밀집된 가스를 흩트려 별생성을 방해하게 된다. 그러나 별들이 밀집된 은하에서는 은하 전체의 가스를 날려버릴 정도로 강력하지만 일반적인 은하에서는 그 효과가 충분하지 않다. 마지막으로 블랙홀의 제트의 경우는 그 세기가 작은 Red geyser에서 약화된 제트에 의해 은하의 가스 온도가 높아지거나 별생성 blob을 터뜨리는 역할을 한다. 세가지 효과 모두 일장일단이 있어 단일 효과라기 보다는, 가까운 우주의 은하를 Red하고 Dead하게 만드는 것은 세가지 효과 모두의 영향인 것 같다. 

참고자료 : Sky&telescope Jul 2017 P.22

chirp는 새들의 지저귐, 즉 중력파의 진동을 소리의 진동에 비례해서 설명함. 그 이유는 중력파가 지향성이 없기 때문임. 우주의 어디에서 발생한 것인지 우리는 그 정확한 위치를 알 수 없음. 중력파는 아인슈타인이 예측한 일반 상대론이 맞았다는 검증과 양자역학적 수정이 필요하다는 서로 상대적인 주장에 뒷받침이 되었고, 이로 인해 현재까지 알려진 항성블랙홀의 질량보다 더 무거운 블랙홀이 존재한다는 사실을 알게 되었음. 또한 기존의 전자기파를 통한 천문학에서 한 발짝 더 나아가 새로운 파장대의 관측시대를 열었다는 것이 중력파의 가장 중요한 의의임. 앞으로는 발견에서 더 나아가서 지향성을 높여서 중력파를 내는 소스를 발견하는 것이 목표로 중력파의 counter part를 다른 파장대로 찾는 것과 더 나은 관측기기들을 연구하는 데에 전념하고 있음. 현재 미국에 있는 2개의 기기 외에 이탈리아에 virgo라는 관측기기를 새로 만들었으며, 이로 인해 지향성 및 정밀도를 높여서 빛을 내지 않는 블랙홀의 병합 외에 빛을 낼 것으로 생각되는 중성자별의 병합을 측정하려고 노력하고 있음.(이 기사를 낸 이후에 발견하였음.)

참고자료 : Sky&telescope Sep 2017 P.24

우리 태양계의 황도에서 수직방향으로 움직이는 천체 2012VP113을 (Trans-Neptunian Object) 발견함. 이 천체의 Periheilion 값이 다른 영향이 없다면 랜덤한 값이어야 하는데, 이 천체는 고정된 값으로 정렬되어 있었음. 이러한 작은 천체들은 태양의 한 쪽 방향으로 정렬된 궤도를 가지는데, 이 계를 유지하기 위해서는 반대 방향에 충분히 무거운 천체가 있어야 함. 연구자들은 Kaiper belt 이상의 위치에서 밝혀지지 않은 무거운 행성X (~10 지구질량)가 수 백 AU 거리에 있을 것이라 추정하고, 이 궤도를 시뮬레이션을 통해 구한다면 천체의 수직운동에 충분히 영향을 줄 수 있음을 알아냄. 그러나 아직까지 우리가 모르는 행성 X를 발견하지 못했으며, 이 현상이 9번째 행성 후보인 행성X로 인한 것인지 다른 영향인지는 명확히 밝혀진 바가 없음. 이 천체를 찾기 위해 Subaru, DECam 등의 거대 망원경을 활용한다면 가장 좋으나, 현재는 작은 망원경 및 다양한 사람들의 노력을 통해 연구되고 있음. 과연 우리 새로운 태양계 천체를 발견할 수 있을 것인지 기대됨. 

참고자료 : Sky&telescope Oct 2017 P.16

초신성 폭발 후 항성 내의 연료가 소진되어 팽창하는 힘이 사라졌을 때, 항성 내부는 중력붕괴를 겪게 된다. 이때 특정 질량 범위 안의 항성의 중력 붕괴는 중성자별을 형성한다. 중성자별의 껍질은 고체 상태로 철 원소들이 격자를 이루고 있지만 내부로 갈수록 중성자의 함량이 높아지며 구조를 이루지 못하고 유체상태를 가질 것으로 예상된다. 이러한 중성자별의 내부구조를 증명하기 위해 과학자들은 중성자별의 크기 측정을 실시하였다. 일반적인 중성자의 질량 및 크기 그리고 배열이 알려져 있기 때문에 중성자로만 구성되는 중성자별의 크기를 예측 할 수 있는데, 이 크기와 실제를 비교하여 중성자별을 구성한 물질이 어떤 종류 및 상태일 것인지 추측 할 수 있다. 현재 알려진 두 개의 중성자별의 크기는 예측치보다 작으며, 이는 즉 중성자별의 내부 구조가 중성자 및 다른 원소의 혼합구조라고 해석할 수 있다. 이를 통해 자연 상태의 소립자가 어떤 식으로 존재하는지 알아 낼 수 있는 실마리를 얻을 수 있으며, 소립자에 대한 이해를 향상 시키는 데 일조할 것이다. 

참고자료 : Sky&telescope 12, Jul 2017 P.16

케플러 망원경은 원래 exo planet 탐사를 위해 쏘아올린 우주망원경이나 다른 분야에서도 이 망원경을 활용하고 있음. 첫 번째로는 Sun-like star를 탐사하는 데 사용하고 있는데, 지진학자(Seismologist)가 지진을 이용해 지구 내부를 연구하는 것처럼, Astro-seismologist들이 별의 내부를 연구, 별의 mass, size, age등을 정확히 계산할 수 있음. 두 번째로는 Red Giants. Red giant의 core가 H shell burning인지 He core ignition인지 겉으로 봐선 모르지만, Kepler를 이용하면 이것을 좀 더 정확히 알 수 있고 이는 항성 진화연구에 도움을 줌. 세 번째로는 Type Ia Supernova(SN:초신성). Type Ⅰa SN은 white dwarf(백색왜성) + big companion(동반성) 또는 white dwarf binary(백색왜성 쌍성계)인데, kepler의 데이터는 초신성 폭발의 직전부터 있기 때문에, 두 가지 중 어떤 것인지 구분 가능함. WD+companion은 standard candle로 사용가능 그 밖에도 아래와 같은 다양한 연구에 활용되어 큰 역할을 하고 있음.(Heart beat stars, Pumpkin stars, Tabby’s star, White dwarf flare, Dwarf planet in Kuiper belt, Neptune, Asteroid pairs, Comet) 

참고자료 : Sky&telescope, Jan 2018 P.22

태양이 변하고 있는지에 대한 다양한 연구를 소개함. ‘변하고 있지 않다’는 주장(지난 3억년동안 흑점의 변화 주기가 일정하게 유지되었다.)과 ‘변하고 있다’는 주장(태양의 활동 주기가 점점 약해져서 서서히 없어 질 것이다.)을 뒷받침하는 다양한 연구들을 소개함. 대표적으로는 올린 윌슨이 오랫동안 연구해왔던 태양(G-type)과 비슷한 (F, K type)별들의 특성 연구가 있었고 그 외에도 태양의 압력변화로 인한 진동을 연구, 나무 화석의 나이테를 연구하여 태양의 활동 주기를 추측한 연구 등이 있음. 대표적으로 알려진 태양 주기연구는 흑점의 생성과의 연관성인데, 흑점의 위치와 숫자가 태양의 내부 활동 및 자기장의 특성을 반영한다고 함. 11년 주기로 흑점의 증가 및 감소가 있었지만, 70년 주기로 Maunder minimum, Dalton minimum등의 흑점 최소기가 생겼음을 발견하였음. 지금까지는 흑점의 증가 및 감소가 일시적인 현상이며 전반적인 태양 변화의 양상은 알 수 없다고 결론 내리고 있음. 

참고자료 : Sky&Telescope, 07 Jan 2018 P.18

Square Kilometer Array(SKA) project에 대한 소개. 남아프리카(SKA_mid)와 호주(SKA_low)에 거대한 간섭계를 통한 survey를 준비하고 있음. 간섭계의 크기뿐만 아니라 감도, 분해능, 관측 속도 등을 모두 향상 시키고 초대용량의 자료를 얻을 수 있도록 준비하고 있음. 대상으로 하는 연구 주제는 우주론부터 pulsar, 외부은하, 가까이로는 태양까지 다양함. 16개의 dish는 2016년도에 완공되어서 이미 1300개의 remote은하를 발견하였고, 상당히 항샹된 데이터를 제공하는 것을 확인하였음. 특히 중, 저주파수에서의 관측이 많이 진행되지 않았기 때문에, 이 주파수 대역에서 할 수 있는 새로운 과학적 발견을 기대할 수 있을 것임. 이미 잘 활용되고 있는 ALMA는 고주파수, 앞으로 완공될 SKA는 중, 저주파수에서 가장 state-the-art 한 기기가 될 것임. 우리나라에서도 2nd participant로 프로젝트에 참석하기 위한 사전 기획연구가 진행 중임. 

 참고자료 : Sky&Telescope 14 Jun 2017 P.24

암흑물질의 네 가지 관측적 발견(은하의 회전 곡선, 은하단의 속도분산, 약한 중력렌즈, LCDM 모델)과 암흑물질의 성질(중성적, 중력적인 상호관계, cold)에 대해 설명하였고, 현재 우주를 제일 잘 기술하는 Cold Dark Matter가 얼마나 잘 맞는지에 대해 설명하였음. 하지만 아직까지 여러 가지 문제점이 있어서(Missing satellite problem, cuspy halo problem, satellite disk problem, galaxy morphology problem) 우리가 암흑물질을 완벽히 잘 예측했다고 보기는 어려움. 현재까지 세 가지의 암흑물질 후보 (cold : Axion, WIMPs/ warm : sterile neutrinos)가 있고 이 후보들을 검출하기 위해서 어떠한 방법을 사용하고 있는지 까지 간단히 소개하고 있음.

참고자료 : Sky&Telescope 02 Aug 2017 P.28

 화성개발의 역사와 내용에 대해 소개하고 있음. 1960년대부터 시작하여 2022년까지의 계획을 소개하고 있는데 NASA 외에 러시아나 유럽, 중국, 아랍에미리트에서도 2022년 근일점에서의 화성탐사를 준비하고 있음. 주로 물의 흔적을 찾거나 사람이 살 수 있는 행성으로 만들기 위해 여러 가지 탐사, 생명을 찾는 등의 미션을 진행해 왔음. 화성탐사는 84년 극지방에서 화성의 화석을 발견하였는데 유기물을 발견하였고, 이것이 빌 클린턴 재임시절 화성에 대한 탐사에 불을 붙이는 계기가 되었음. 하와이에 화성과 비슷한 지역에서 사람들을 이용한 실험도 하고, 사람들을 실제로 화성에 보내는 계획도 있었음. 최근에는 스페이스X라는 우주왕복선을 발사하는 엘론 머스크가 기획한 화성탐사에 대한 다큐에 대해서도 논의함.

참고자료 : Sky&Telescope 01 Feb 2018 P.22

 NASA의 Fermi Gamma ray telescope가 관측한 우리은하의 Gamma-ray image를 분석하는 과정에서 이미 알려진 Gamma-ray source를 제외하였더니 중심부에 정체를 알 수 없는 Gamma-ray 밀집원이 존재하는 것을 알아내었음. 이 정체불명의 밀집원을 설명 할 수 있는 두 가지 가능성에 대해 소개하였음. 첫 번째는 약한 상호작용을 하는 무거운 물질 (Weak Interaction Massive Particle, WIMP). 즉 Dark Matter(DM)가 반입자와 쌍소멸을 하면서 감마선을 발생시킨 다는 시나리오이다. 하지만 마찬가지로 암흑물질을 많이 보유한 왜소은하에서는 감마선이 보이지 않음. 이에 대해 학생들은 은하중심부 암흑물질의 분포가 어떠한지 아직 우리가 알지 못하며, 왜소 은하의 암흑물질을 감마선 밀집원이 될 만큼 충분한 반응이 일어나지 못할 것으로 생각함. 두 번째는 Pulsar에서 생성되는 감마선일 가능성을 이야기하였으나, 밀집원과 같은 정도의 감마선을 내려면 1000개의 펄사가 존재하여야함. 은하 중심이 매우 밀집된 지역이기 때문에, 아직 우리가 완벽히 은하중심의 물리적 기작에 대해, 존재하는 천체에 대해 다 알지 못함. 그러므로 이러한 설명이 얼마나 실현가능한 일인지 논의하기 어려우나 1000개의  펄사가 내는 제트의 영향을 보았을 때, 이 시나리오 또한 아직 우리은하 중심의 감마선 밀집원에 대한 설명으로 부족한 것으로 보임. 

참고자료 : Sky&Telescope 09 Oct 2017 P.14

 표면밝기의 정의와 표면 밝기와 혼동할 수 있는 다른 flux측정 개념에 대해 이야기하였음. 안시관측의 경우에 빛을 내는 광원의 표면적이 넓어지는 경우, 각 단위 면적당 면적에 비례하여 감소된 표면 밝기 값을 가짐. 하지만 안시관측에서 우리 눈의 동공 면적 한계로 인해 보이는 빛을 다 받아들이지 못하게 됨. 광원에서 내는 빛이 100이라면 눈에서는 100을 받을 수 있는 면적이 부족하여 일부만 받게 되는 것임. 하지만 망원경을 이용하여 광원을 보게 되면, 망원경의 구경이 커지는 것에 비례하여 더 빛을 많이 받아들이고 더 밝게 볼 수 있는 것처럼 느껴짐. 결론적으로는 광원에서 내는 빛의 양은 일정하고 인간이 망원경을 사용하더라도 눈으로 빛을 받아들이게 되므로 보는 빛의 양은 일정함. 또한 인간의 광학체계는 어두운 빛들을 저장하여 한 번에 처리 할 수 없으므로 인간이 볼 수 있는 광도의 한계가 존재함. 이러한 이유로, 천문학에서 안시관측이 아닌 빛의 양을 대부분 보존하여 기록하기에 용이한 CCD라는 기기를 사용하고 있음.

참고자료 : Sky&Telescope 06 Dec 2017 P.28

중력파 방출원 중 하나인 중성자별의 충돌로 인해 발생한 중력파를 검출하였음을 소개하고, 중력파의 정의에 대해 안내함. 이번 중성자별 충돌은 기존 블랙홀 병합으로 인한 중력파에 비해, 광학적인 대적점을 찾았다는 데에서 더욱 의미가 깊음. 아인슈타인의 시공간에 대한 이론을 증명하였을 뿐만 아니라 천문학에서의 적용을 통해 변광하는 단발성 천체현상에 대한 알람을 줄 수 있어서 더욱 의미가 깊음. 보이지 않는 블랙홀에 대한 연구 그리고 검출이 어려운 중성자별에 대한 연구에 큰 기여를 할 것이며 앞으로 더 미세한 중력파 신호의 검출이 기여 할 수 있을 것으로 보임. 이번 발견의 가장 중요한 의의는, 기존 광학에서 전파로의 진보가 천체현상을 보는 시야를 넓혔다고 한다면, 중력파로 인하여 현상을 보는 것은 다른 감각을 사용하게 되었다고 이야기 할 수 있을 것임. 

참고자료 : Sky & Telescope 03 Feb. 2018 P.32

Ferrarese & Merritt (2000), Gebhardt et al. (2000), Magorrian et al. (1998) have shown that supermassive blackholes are related to the host galaxy. Then, Martini et al. (2003) and Simoes Lopes et al. (2007) have found that all active galactic nuclei have a dust structure (r ~ 100 pc) near the core and Tran et al. (2001) reported that the dust structure in the elliptical galaxy is more related to filamentary structure than other structure in active galactic nuclei(AGN). So, we started to find the correlation between active galactic nuclei (AGN) and circumnuclear dust. And According to the dust morphology classification by Tran et al., we classified circumnuclear dust of spiral galaxies.

[ Ferrarese & Merritt 2000. ApJ, 539, 9. ]

The masses of supermassive black holes correlate almost perfectly with the velocity dispersions of their host bulges, Mbh~σα, where α=4.8+/-0.5. The relation is much tighter than the relation between Mbh and bulge luminosity, with a scatter no larger than expected on the basis of measurement error alone. Black hole masses recently estimated by Magorrian et al. lie systematically above the Mbh-σ relation defined by more accurate mass estimates, some by as much as 2 orders of magnitude. The tightness of the Mbh-σ relation implies a strong link between black hole formation and the properties of the stellar bulge.

[ Gebhardt et al. 2000. ApJ, 539, 13. ]

We describe a correlation between the mass Mbh of a galaxy's central black hole and the luminosity-weighted line-of-sight velocity dispersion σe within the half-light radius. The result is based on a sample of 26 galaxies, including 13 galaxies with new determinations of black hole masses from Hubble Space Telescope measurements of stellar kinematics. The best-fit correlation is Mbh=1.2(+/-0.2)×108 Msolar(σe/200 km s-1)3.75 (+/-0.3) over almost 3 orders of magnitude in Mbh; the scatter in Mbh at fixed σe is only 0.30 dex, and most of this is due to observational errors. The Mbh-σe relation is of interest not only for its strong predictive power but also because it implies that central black hole mass is constrained by and closely related to properties of the host galaxy's bulge.

[ Magorrian et al. 1998. AJ, 115, 2285. ]

We construct dynamical models for a sample of 36 nearby galaxies with Hubble Space Telescope (HST) photometry and ground-based kinematics. The models assume that each galaxy is axisymmetric, with a two-integral distribution function, arbitrary inclination angle, a position-independent stellar mass-to-light ratio Upsilon, and a central massive dark object (MDO) of arbitrary mass M_•. They provide acceptable fits to 32 of the galaxies for some value of M_• and Upsilon the four galaxies that cannot be fitted have kinematically decoupled cores. The mass-to-light ratios inferred for the 32 well-fitted galaxies are consistent with the fundamental-plane correlation Upsilon ~ L^0.2, where L is galaxy luminosity. In all but six galaxies the models require at the 95% confidence level an MDO of mass M_• ~ 0.006M_bulge = 0.006UpsilonL. Five of the six galaxies consistent with M_• = 0 are also consistent with this correlation. The other (NGC 7332) has a much stronger upper limit on M_•. We predict the second-moment profiles that should be observed at HST resolution for the 32 galaxies that our models describe well. We consider various parameterizations for the probability distribution describing the correlation of the masses of these MDOs with other galaxy properties. One of the best models can be summarized thus: a fraction f ~= 0.97 of early-type galaxies have MDOs, whose masses are well described by a Gaussian distribution in log (M_•/M_bulge) of mean -2.28 and standard deviation ~0.51. There is also marginal evidence that M_• is distributed differently for ``core'' and ``power law'' galaxies, with core galaxies having a somewhat steeper dependence on M_bulge.

[ Martini et al. 2003. ApJ, 589, 774. ]

We present a detailed study of the relation between circumnuclear dust morphology, host-galaxy properties, and nuclear activity in nearby galaxies. We use our sample of 123 nearby galaxies with visible-near-infrared color maps from the Hubble Space Telescope to create well-matched, ``paired'' samples of 28 active and 28 inactive galaxies, as well as 19 barred and 19 unbarred galaxies, that have the same host-galaxy properties. Comparison of the barred and unbarred galaxies shows that grand-design nuclear dust spirals are found only in galaxies with a large-scale bar. These nuclear dust spirals, which are present in approximately one-third of all barred galaxies, also appear to be connected to the dust lanes along the leading edges of the large-scale bars. Grand-design nuclear spirals are more common than inner rings, which are present in only a small minority of the barred galaxies. Tightly wound nuclear dust spirals, in contrast, show a strong tendency to avoid galaxies with large-scale bars. Comparison of the active galactic nuclei (AGNs)and inactive samples shows that nuclear dust spirals, which may trace shocks and angular momentum dissipation in the interstellar medium, occur with comparable frequency in both active and inactive galaxies. The only difference between the active and inactive galaxies is that several inactive galaxies appear to completely lack dust structure in their circumnuclear region, while none of the AGNs lack this structure. The comparable frequency of nuclear spirals in active and inactive galaxies, combined with previous work that finds no significant difference in the frequency of bars or interactions between well-matched active and inactive galaxies, suggests that no universal fueling mechanism for low-luminosity AGNs operates at spatial scales greater than a ~100 pc radius from the galactic nuclei. The similarities of the circumnuclear environments of active and inactive galaxies suggest that the lifetime of nuclear activity is less than the characteristic inflow time from these spatial scales. An order-of-magnitude estimate of this inflow time is the dynamical timescale. This sets an upper limit of several million years to the lifetime of an individual episode of nuclear activity.

[ Simões Lopes et al. 2007. ApJ, 655, 718. ]

We present a detailed investigation of the incidence of circumnuclear dust structure in a large, well-matched sample of early-type galaxies with and without active galactic nuclei (AGNs). All 34 early-type AGN hosts in our sample have circumnuclear dust, while dust is only observed in 26% (9) of a pair-matched sample of 34 early-type, inactive galaxies. This result demonstrates a strong correlation between the presence of circumnuclear dust and accretion onto the central, supermassive black hole in elliptical and lenticular galaxies. This correlation is not present at later Hubble types, where a sample of 31 active and 31 inactive galaxies all contain circumnuclear dust. These archival, Hubble Space Telescope observations reveal a wide range of mostly chaotic dust morphologies. Current estimates suggest the dust settling or destruction time is on order of 108 yr, and therefore the presence of dust in ~50% of early-type galaxies requires frequent replenishment and similarly frequent fueling of their central supermassive black holes. The observed dust could be internally produced (via stellar winds) or externally accreted, although there are observational challenges for both of these scenarios. Our analysis also reveals that approximately one-third of the early-type galaxies without circumnuclear dust have nuclear stellar disks. These nuclear stellar disks may provide a preferred kinematic axis to externally accreted material, and this material may in turn form new stars in these disks. The observed incidence of nuclear stellar disks and circumnuclear dust suggests that episodic replenishment of nuclear stellar disks occurs and is approximately concurrent with the fueling of the central AGN.

[ Tran et al. 2001. AJ, 121, 2928. ]

We examine the dust properties of a nearby distance-limited sample of early-type galaxies using WFPC2 of the Hubble Space Telescope. Dust is detected in 29 out of 67 galaxies (43%), including 12 with small nuclear dusty disks. In a separate sample of 40 galaxies biased for the detection of dust by virtue of their detection in IRAS 100 μm band, dust is found in ~78% of the galaxies, 15 of which contain dusty disks. In those galaxies with detectable dust, the apparent mass of the dust correlates with radio and far-infrared luminosity, becoming more significant for systems with filamentary dust. A majority of IRAS and radio detections are also associated with dusty galaxies rather than dustless galaxies. This indicates that thermal emission from clumpy, filamentary dust is the main source of the far-IR radiation in early-type galaxies. Dust in small disklike morphology tends to be well aligned with the major axis of the host galaxies, while filamentary dust appears to be more randomly distributed with no preference for alignment with any major galactic structure. This suggests that, if the dusty disks and filaments have a common origin, the dust originates externally and requires time to dynamically relax and settle in the galaxy potential in the form of compact disks. More galaxies with visible dust than without dust display emission lines, indicative of ionized gas, although such nuclear activity does not show a preference for dusty disk over filamentary dust. There appears to be a weak relationship between the mass of the dusty disks and central velocity dispersion of the galaxy, suggesting a connection with a similar recently recognized relationship between the latter and the black hole mass. Based on observations with the NASA/ESA Hubble Space Telescope, obtained at the Space Telescope Science Institute, which is operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., under NASA contract NAS5-26555.

성간분자운(interstellar molecular clouds; cold dard clouds)의 중력수축에 의한 계층적 분화를 통해 별의 씨앗인 고밀도 분자운핵(dense cores)들이 형성되고, 이후 계속된 질량 유입(mass accretion)과 중력 수축에 의해서 최종적으로 별이 형성된다고 알려져 있다. 최근 허셜우주망원경(Herschel Space Observatory)의 관측결과에 의해 이들 성간분자운이 모두 필라멘트 구조(filamentary structures; filaments)를 갖고 있으며, 필라멘트 구조가 고밀도 분자운핵과 별의 생성에 중요한 역할을 담당하고 있음이 밝혀졌다. 이번 저널클럽에서는 지난 2013년에 열린 Protostars and Planets VI 학회 발표논문집에 실린 André et al. (2014) "From Filamentary Networks to Dense Cores in Molecular Clouds: Toward a New Paradigm for Star Formation" 논문의 내용 중 Secsion 2. UNIVERSALITY OF THE FILAMENTARY STRUCTURE OF THE COLD ISM 부분을 바탕으로 필라멘트 구조에 대한 관측 결과에 대해 이야기를 나누고자 한다.

Abstract (reference): Recent studies of the nearest star-forming clouds of the Galaxy at submillimeter wavelengths with the Herschel Space Observatory have provided us with unprecedented images of the initial and boundary conditions of the star-formation process. The Herschel results emphasize the role of interstellar filaments in the star-formation process and connect remarkably well with nearly a decade’s worth of numerical simulations and theory that have consistently shown that the interstellar medium (ISM) should be highly filamentary on all scales, and star formation is intimately related to self-gravitating filaments. In this review, we trace how the apparent complexity of cloud structure and star formation is governed by relatively simple universal processes — from filamentary clumps to galactic scales. We emphasize two crucial and complementary aspects: (1) the key observational results obtained with Herschel over the past three years, along with relevant new results obtained from the ground on the kinematics of interstellar structures; and (2) the key existing theoretical models and the many numerical simulations of interstellar cloud structure and star formation. We then synthesize a comprehensive physical picture that arises from the confrontation of these observations and simulations.