검색 - IT세상을 바꾸는 힘 지디넷코리아

ZDNet 검색 페이지

'전파망원경'통합검색 결과 입니다. (2건)

태그
기간
- 3개월
- 1년
- 1년 이전

재검색

전세계 전파망원경 동시 관측 오차 해결…우주 위치 측정역량↑

전파망원경은 우주에서 오는 미세한 전파 신호를 포착해 이를 천체 이미지로 바꾸는 장비다. 아주 먼 블랙홀을 선명하게 관측하려면 여러 대의 전파망원경이 하나처럼 정확히 같은 시각에 우주 신호를 포착해야 한다. 레이저 빛을 이용해 전파망원경 관측 시점과 위상을 정밀하게 맞추는 기술이 처음 개발됐다. KAIST는 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 한국천문연구원(KASI), 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성), 독일 막스플랑크 전파천문연구소(MPIfR)와 공동으로 광주파수빗(optical frequency comb) 레이저를 전파망원경 수신기에 직접 적용하는 기술을 세계 처음 구현했다고 15일 밝혔다. 일반적인 레이저는 한 가지 색(주파수)만 내지만, 광주파수빗 레이저는 수만 개 색들이 일정한 간격으로 줄지어 배열된다. 마치 빗처럼 보여 '주파수 빗(frequency comb)'이라고 부른다. 광주파수빗 레이저는 각 빗살 하나하나의 주파수를 정확히 알 수 있고 그 간격 또한 원자시계 수준으로 정밀하게 맞출 수 있어 과학자들 사이에서는 '빛으로 만든 초정밀 자'로 불린다. 과학자들은 블랙홀 등 우주를 관측할 때 정확도와 연속성 등을 위해 전세계 전파망원경을 서로 연결한다. 대표적인 예가 전세계 8대 전파망원경을 연결한 '사건의 지평선 망원경(EHT)'이다. 이때 가장 핵심기술이 동시 관측하는 초장기선 전파간섭계(VLBI) 기술이다. 각 망원경이 수신한 전파 신호를 마치 하나의 정밀한 자에 맞춰 정렬하듯 위상(phase)을 일치시키는 것이다. 그러나 기존 전자식 기준 신호 방식은 관측 주파수가 높아질수록 기준이 되는 신호 자체가 미세하게 흔들려, 이를 바탕으로 한 정밀한 위상 보정을 수행하는 데 한계가 있었다. 연구팀이 이 문제를 세계 처음 해결했다. KAIST 연구진은 '기준 신호 생성 단계부터 빛(레이저)을 활용해 위상 정렬의 근본적인 정밀도를 높이자'는 발상으로, 광주파수빗 레이저를 전파망원경 내부로 직접 전달하는 방식을 개발했다. 이를 통해 기준 신호 생성과 위상 보정 문제를 하나의 광학 시스템으로 동시에 해결하는 데 성공했다. 기존 방식이 관측 주파수가 올라갈수록 '눈금이 미세하게 떨려 위상을 맞추기 어려운 자'와 같았다면, 이번 기술은 '극도로 안정적인 빛으로 위상을 고정하는 초정밀 자'로 기준을 세운 것에 비유할 수 있다. 한국표준과학연구원 현민지 박사는 "멀리 떨어진 전파망원경들이 하나의 거대한 망원경처럼 정교하게 연동될 수 있는 기반을 마련한 것"이라고 말했다. 연구팀은 한국우주전파관측망(KVN) 연세 전파망원경을 이용해 시험 관측으로 가능성을 검증했다. 전파망원경 간 신호의 안정적인 간섭무늬(fringe)를 검출하는 데 성공했다. 또 정밀한 위상 보정이 가능함도 실제 관측으로 입증했다. KAIST 김정원 교수는 "최근 이 시스템을 KVN 서울대 평창 전파망원경에도 추가 설치해, 여러 관측소를 동시에 사용하는 확장 실험으로 이어지고 있다"고 설명했다. 연구팀은 실제 이를 통해 불확도 등이 구체적으로 얼마나 개선됐는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 연구팀은 향후 블랙홀 이미지를 더욱 선명하게 관측할 수 있을 뿐 아니라, VLBI 관측에서 오랫동안 문제로 지적돼 온 장비 간 위상 지연 오차를 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 ▲대륙 간 초정밀 시계 비교 ▲우주측지 ▲심우주 탐사선 추적 등 정밀한 시공간 측정이 필요한 다양한 첨단 분야로 확장 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 김정원 교수는 “이번 연구는 광주파수빗 레이저를 전파망원경에 직접 적용해 기존 전자식 신호 생성 기술의 한계를 뛰어넘은 사례”라며, “차세대 블랙홀 관측의 정밀도를 높이고, 주파수 계측과 시간 표준 분야 발전에 크게 기여할 것”이라고 말했다. 연구는 KAIST 현민지 박사(현 한국표준과학연구원 연구원)와 안창민 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 김정원 교수도 주저자로 참여했다. 연구 성과는 광학분야 국제 학술지(Light: Science & applications, IF=23.4)에 게재됐다. 연구비는 국가과학기술연구회(NST)가 창의융합연구사업으로 지원했다.

2026.01.15 09:29박희범 기자

이중 블랙홀 비밀 추가 확인…"페타급 데이터 9년간 분석"

블랙홀의 비밀 하나가 추가로 밝혀졌다. 블랙홀에서 뿜어져 나온 충격파와 플라즈마 분출물인 제트의 불안정성이 만나 밝아지는 지점이 처음 관측된 것. 이 자료 분석에만 9년 간 페타급 데이터(노래 2억 5천만곡 정도)가 동원됐다. 한국천문연구원은 EHT(사건지평선망원경) 공동 연구진이 이중 초대질량블랙홀 후보 중 하나인 OJ287 천체의 제트 내부에서 전파되는 충격파를 포착하는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 이 충격파는 초대질량블랙홀로부터 불과 0.75광년 떨어진 거리로, 전례 없는 해상도로 제트 구조를 포착했다는 것이 연구진 설명이다. EHT는 전 세계에 산재한 전파망원경을 연결해 지구 크기 가상 망원경을 만들어 블랙홀의 영상을 포착하려는 국제협력 프로젝트다. OJ287은 이중 초대질량블랙홀 시스템을 가진 것으로 추정되는 천체다. 100년 이상 12년 주기로 밝게 빛나는 변화를 보인다. 이중 초대질량블랙홀 시스템 내에서 상대적으로 작은 블랙홀이 더 큰 블랙홀 주변을 공전하면서 블랙홀 강착 원반과 주기적으로 충돌하기 때문에 발생하는 것으로 그동안 추정해 왔다. 이번 연구에서는 약 5일 간격으로 수행된 두 번의 EHT 관측으로부터 OJ287의 제트 구조와 편광각이 변하는 것을 확인했다. 이는 제트 플라즈마와 주변 매질 사이의 속도 차이로 인해 발생하는 불안정성과 제트 내부에서 전파되는 충격파가 상호 작용한 결과로 해석됐다. 편광각은 블랙홀 주변 자기장의 지도를 그리기 위해 측정하는 빛의 진동 방향이다. 연구를 주도한 호세 루이스 고메즈(Jose Luis Gomez) 스페인 안달루시아 천체물리 연구소 박사는 "이러한 반대 방향의 편광각 회전은 전파되는 충격파와 불안정성의 상호작용에 대한 결정적인 증거”라며, “블랙홀 제트에서 이러한 충격파-불안정성 상호 작용을 직접 관측한 것은 이번이 처음”이라고 말했다. 조일제 박사는 “개별 충격파 성분을 공간적으로 분해해 불안정성 파동과의 상호 작용을 지켜보고 있다”며, “단 5일 동안 상당한 변화가 일어나는 것을 관측한 만큼 앞으로 연속적인 모니터링 관측을 수행한다면 나선형 자기장과 제트 불안정성 패턴의 3차원 구조를 모두 지도화할 수 있을 것이고, 이는 제트가 만들어지는 과정과 입자들이 블랙홀 근처에서 어떻게 가속되는 지에 대한 전례 없는 관측적 증거를 제공할 것”이라고 전했다. 한편 관측은 지난 2017년 4월 4일과 10일 사이 이루어졌다. 조일제 박사는 이에 대해 "2017년 관측 결과를 이제야 발표하는 이유는 페타급 데이터를 취합하고, 비행기로 실어 날라야 하는데다 데이터 합성과 분석에도 많은 시간이 소요됐기 때문"이라고 설명했다. 이번 연구에는 ▲아타카마 밀리미터/서브밀리미터 전파간섭계(ALMA) ▲아타카마 패스파인더(APEX) ▲유럽 국제전파천문학연구소(IRAM) 30미터 전파망원경 ▲제임스 클러크 맥스웰 전파망원경(JCMT) ▲대형 밀리미터 망원경(LMT) ▲서브밀리미터 전파망원경 집합체(SMA) ▲서브밀리미터 전파망원경(SMT) ▲남극 전파망원경(SPT) 등 총 8개 망원경이 참여했다. 우리나라는 연구진이 데이터 분석에 참여했다. 참여 연구진은 조일제 선임연구원(천문연, 제2저자)과 손봉원, 김종수, 이상성, 정태현 (이상 천문연), 김재영 (UNIST), 김준한 (KAIST), 박종호 (경희대), 사스차 트리프(Sascha Trippe, 서울대, 이상 공동저자) 연구원 등이다. 연구결과는 천문분야 국제학술지(Astronomy & Astrophysics)에 게재됐다.

2026.01.09 10:40박희범 기자