NYSC 덕흥천문대 소개
2019. 4. 30. 강원석
국립청소년우주센터는 우주를 테마로 한 국립 청소년수련시설로서, 국내 천문대 및 청소년수련원에서 이루어지는 청소년 관측활동을 선도하기 위해 노력하고 있습니다. 그 일환으로 덕흥천문대를 건설하여, 일반적인 별자리 교육 및 육안 관측과 차별화된 전문적인 천문 관측 체험활동을 제공하고 있습니다.
덕흥천문대는 우주의 아름답고 조화로운 매력에 빠진 청소년에게 전문적인 도움을 주고자, 연구급 1m 망원경을 이용한 ‘원격’ 관측 기회를 제공함은 물론, 관측 자료의 처리·분석을 위한 SW를 개발하여 지원하고 있습니다.
1. 천문학 꿈나무를 위한 원격 관측 기회 제공
덕흥천문대는 「NYSC 천문관측 동아리」 사업과 연계하여 청소년에게 원격 관측의 기회를 제공합니다. 훌륭한 관측환경을 가지고 있으나, 지리적으로 접근이 어려운 이곳에 위치한, 연구급 NYSC 1m 망원경은 전국 어디에서라도 원격으로 제어 가능합니다. 청소년은 이 망원경을 이용하여 직접 자신이 원하는 천체를 관측하여 아름다운 천체 사진을 얻거나, 관측 자료로부터 과학적으로 유의미한 물리량을 도출하고 분석할 수 있습니다.
청소년을 대상으로 원격 관측제안서를 매년 2회 정식으로 모집하고, 모집된 팀을 대상으로 2박3일 「천문관측 동아리 캠프」를 운영합니다. 2박3일 동안 1m 망원경을 안전하게 사용할 수 있도록 교육을 받으며, 자신의 관측대상에 대한 구체적인 관측방법을 구상하고, 원격관측 일정을 조율합니다.
자신의 관측일이 되면, 덕흥천문대의 관측전문가팀이 원격 관측 시에 발생되는 문제를 해결하고 원활하게 관측이 이루질 수 있도록 보조합니다. 관측이 완료되어 관측 자료를 얻으면, 사진을 합성하거나 정량적으로 분석하기 위한 SW를 자체 개발하여 후속 과정을 도와주고 있습니다.
2. 미래의 천문학도를 위한 전문적인 연수·교육 제공
덕흥천문대는 미래의 천문학도를 꿈꾸고 있는 후기 청소년을 위해, 「천문 관측 실습(4주)」 및 「전문연수(2박3일)」 과정을 통해 전문적인 천문 관측 및 자료처리 실습 과정을 제공하고 있습니다.
매년 겨울, 「천문 관측 실습(4주)」 과정을 개설하여 10여명의 학부생을 대상으로 4주간 관측 계획 단계부터 관측 수행, 자료 처리까지 모든 과정에 대한 교육과 실습을 제공하고 있습니다. 이 과정에 참여한 학생들은 천문 관측에 대한 지식과 경험을 습득하는 것뿐만 아니라, 자체적으로 인적 네트워크를 구성하여 다양한 분야에서 서로 소통하고 있습니다.
대학교와 연계하여 운영되는 「전문연수(2박3일)」 과정은 40여명의 천문관련 학과 학부생을 대상으로 단기 천문 관측 실습을 제공하고 있습니다. 도심에 있는 대학교에서는 고흥과 같은 좋은 관측 환경에서 실습을 수행하기 어렵습니다. 따라서 학부 천문학 강좌를 수강한 학생이 함께 방문하여, 강의에서 배운 내용을 바탕으로 관측전문가와 함께 직접 관측과 자료 처리 과정을 실습합니다.
3. 마치며
흥미로운 테마와 전문적인 시설을 갖춘 특색 있는 청소년 활동 공간이 계속 늘어나고 있습니다. 일반적인 청소년활동만 가지고는 국립 청소년수련시설로서 청소년활동 분야를 선도하기 어렵습니다. 따라서 ‘우주’라는 시공간을 초월한 좋은 테마를 이미 보유하고 있는 국립청소년우주센터는, 전문성을 갖춘 시설과 인력을 더욱 강화하여 청소년이 자신의 꿈을 펼칠 수 있도록 실질적인 지원을 하고자 합니다.
한 명의 청소년이 훌륭한 인재로 발돋움하기 위해서는 상당한 시간과 지속적인 지원이 필요합니다. 그러나 그 한 명의 가치는 돈과 시간으로 환산할 수 없습니다. 이곳에서 이루어지는 숫자로 표현될 수 없는 우리의 성과가, 차후 우주 시대를 맞이할 인류에게 큰 발자취를 남길 것이라 기대합니다.
덕흥천문대 관측 연구 프로젝트 소개
덕흥천문대는 청소년에게 양질의 체험을 제공하고 청소년이 꿈을 펼치는 데 필요한 실질적인 지원을 하고자, 자체적으로 천문 관측 연구를 수행 중입니다. 덕흥천문대 관측 지원 인력의 전문성을 강화하여 천문 관측 전문가를 확보하는 것이 가장 중요한 선행 과제이기 때문입니다.
IMSNG(Intensive Monitoring Survey of Nearby Galaxies)
덕흥천문대는 2016년부터 서울대 초기우주천체연구단 임명신 교수 연구팀과 함께 「IMSNG」 연구 과제를 지원하고 있습니다. 이 과제의 주요 대상은 초신성입니다. 초신성 폭발이 발생할 가능성이 높은 근거리 은하들을 지속적으로 모니터링 하여, 초신성이 터지기 전에 일어나는 별의 미약한 밝기 변화를 얻는 것이 연구의 목적입니다.
이 연구는 지속적으로 여러 은하를 모니터링 하는 것이 중요하기 때문에, 절대적으로 많은 시간이 요구됩니다. 따라서 덕흥천문대는 청소년 활동이 끝난 이후의 야간 시간을 적극적으로 활용하여 이 관측을 지원하고 있습니다. 이를 통해 청소년에게도 흥미로운 주제인 별의 진화 과정과 초신성 폭발에 대한 수수께끼를 풀 수 있을 것이라 기대합니다. (http://jkas.kas.org/journals/2019v52n1/v52n1p011_mim.pdf)
2. SAMP(SNU AGN Monitoring Project)
2017년부터 집중적으로 서울대 우종학 교수 연구팀과 ‘블랙홀’과 관련된 연구를 수행 중입니다. 블랙홀은 천문학자와 청소년 모두에게 매력적인 대상입니다. SAMP는 ‘활동성 은하핵(AGN, Active Galactic Nuclei)’ 주변에서 일어나는 ‘빛의 메아리 효과’를 이용하여 그 중심에 위치한 블랙홀의 질량을 추정하는 연구입니다. 은하가 자신의 중심부에 거대한 블랙홀을 품고 있다는 것은 많이 알려져 있습니다. 중심부 거대 블랙홀이 은하의 진화와 서로 밀접한 관계를 가진다는 것은 당연합니다. 따라서 은하핵의 블랙홀 질량을 제대로 측정하는 것은 우주 거대 구조의 기초 단위인 은하를 이해하는데 있어 매우 중요합니다.
이 연구에서는 중심 블랙홀에 간헐적으로 빨려 들어가는 물질 때문에 밝기가 변화하는 ‘활동성 은하핵(AGN)’을 집중적으로 모니터링 하여 그 블랙홀의 질량을 추정합니다. 따라서 특정 기간에 집중적으로 많은 관측 자료를 확보해야 하는 경우가 많습니다. 덕흥천문대는 연구팀과 주기적으로 소통하며, 관측이 필요한 시기에 야간 시간을 배정하여 집중적으로 모니터링 관측을 지원하고 있습니다. 청소년이 질문 보따리에 항상 들어있는, ‘블랙홀’과 우주의 진화에 대한 흥미로운 단서를 얻을 수 있을 것이라 기대합니다.
3. Keplerian Motion in Spectroscopic Binaries (Radial Velocity)
쌍성은 천체의 기본적인 운동 원리를 담고 있으며 별의 질량 및 진화에 관련된 단서를 담고 있는 중요한 천체입니다. 이는 교육적으로도 매우 중요한 요소이므로, 2017년부터 경북대학교 사범대학의 심현진 교수 연구팀과 함께 분광쌍성의 시선 속도(radial velocity) 관측 연구를 진행하고 있습니다. 본 연구는 「천문 관측 실습(4주)」 과정에 참여했던 1m 망원경 사용 경험이 있는 경북대 학생을 주축으로 공동 연구의 형태로 진행되고 있습니다.
본 연구는 주기를 가지고 서로 공전하는 쌍성의 시선 속도를 측정하여, 별의 운동을 분석하고 별의 질량과 궤도 특성을 결정합니다. 그런데 관측은 밤에만 이루어지기 때문에 공전 주기에 맞춰 우리의 관측 주기에 대한 치밀한 사전 계획이 필요합니다. 만약 공전주기가 정확히 4일이라면, 매일 밤 같은 시간에는 쌍성이 계속 똑같은 위치에 있을 것입니다. 따라서 전략적으로 시간을 저녁, 심야, 새벽 시간에 배분하여 접근해야 분광 쌍성의 공전 주기를 모두 포함하는 시선 속도 측정값을 얻을 수 있습니다.
현재 경북대 연구팀과 사전 조율을 통해 관측 계획을 수립하여, 다양한 분광 쌍성 대상에 대해서 지속적인 분광 관측 자료를 수집하고 있습니다. 이를 바탕으로 쌍성 구성원의 시선 속도 변화 그래프를 얻는다면, 쌍성의 케플러 운동을 설명할 수 있는 훌륭한 교육 자료가 될 것이며, 학교의 교과 과정뿐만 아니라 특화된 청소년 활동에도 활용할 수 있을 것이라 기대합니다.
4. Hunting for Exoplanets (Transit Observation)
외계 생명은 블랙홀에 버금가는 청소년의 단골 질문거리입니다. 당연히 외계 생명과 밀접하게 관련되어 있는 ‘외계행성(exoplanets)’도 청소년과 천문학자 모두에게 인기 있는 대상입니다. 따라서 덕흥천문대는 그 탄생에 앞서 이미 외계행성 탐색(hunting for exoplanets)에 관심을 가지고 준비하고 있었습니다. 외계행성의 발견 방법은 다양합니다. 그 중에 대표적인 것이 ‘별 표면 통과현상(transit event)’과 ‘시선 속도(radial velocity)’ 관측 방법입니다. 그 중에서 별 표면 통과현상을 이용한 방법을 검증하기 위해 자체적으로 외계행성 관측 및 연구를 수행 중입니다.
외계행성 관측의 매력적인 부분은, 발견과 그 특성이 동시에 결정된다는 것과 그 원리가 단순하다는 것입니다. ‘별 표면 통과현상’은 지구에서 바라볼 때, 별 앞을 행성이 지나치면서 가리는 현상입니다. 따라서 직관적으로 별과 행성의 크기 비율에 의해 그 밝기 감소량이 결정된다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 별 빛이 어두워지는 시간은 행성이 별과 얼마나 가까이 있는지를 알려줍니다. 즉, 외계행성의 별 표면 통과현상을 관측하면 행성이 얼마나 크고, 얼마나 따뜻한지 추정할 수 있습니다. 지구 생명이 살 수 있는지, 외계 생명의 존재 가능성은 어떠한지 바로 알 수 있다는 말입니다. 이 연구를 청소년과 함께 진행하면서, 청소년 스스로 외계행성의 존재와 그 특성을 밝혀내는 아주 흥미로운 체험을 제공하고자 합니다.
참고문헌 : https://doi.org/10.1051/0004-6361/201834194 A&A 622, A81 (2019)
덕흥천문대 NYSC 1m 망원경 소개
○ NYSC 1M 원격제어 망원경 사양
- 광학계: 주경 D = 1000mm, F-ratio = 8.0, Focal length = 8000 mm
- CCD (SOPHIA-2048B): 2048×2048 pixels (15㎛), 30.7mm×30.7mm
- Field of View = 13.2×13.2 arcmin2 (pixel scale = 0.387 arcsec/pix)
- 분광기: Shelyak eShel Spectrograph, R~10,000, λ~ 4300 – 7500Å
○ M35 산개성단 측광 (2016. 3. 2.)
○ 외계행성 식현상 관측
○ 이미징 관측
○ 분광 스펙트럼
○ 이미지 성상 및 추적 성능 자료
○ 토성 고리 회전속도 측정 (분광 스펙트럼 이용)
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