Illustration Credit: LIGO, NSF

새로운 하늘이 열리고 있다. 하늘을 올려다 볼 때면, 당신은 바로 빛, 전자기파 복사로 하늘을 보는 것이다. 하지만 지난 오랜 과거 동안, 인류는 우리의 친숙한 이 하늘을 이제 중력파라는 전혀 색다른 종류로 바라보기 시작하고 있다. 오늘, LIGO 협력단체는 역사적으로 처음으로 검출된 중력파 GW150914 이후 두번째로 확인된 중력파 GW151226의 검출 소식을 전했다. 그 이름에서 알 수 있듯이, GW151226는 지난 2015년 12월 말 검출되었다. 미국, 워싱턴과 루이지애나에 위치한 두개의 LIGO 시설에서 거의 동시에 검출되었다. 위의 영상은 워싱턴 핸포드에서 검출한 GW151226 신호의 주파수를 시간에 따라 어떻게 흘러갔는지 표현한 것이다. GW 방출 신호는 초기 질량이 각각 태양 질량의 14배 그리고 8배인 두 개의 블랙홀이 충돌하는 경우에 가장 잘 들어맞았고, 그 적색편이는 약 0.09 정도로, 이는 만약 맞다면 대략 그 거리가 14억 광년 정도가 된다는 것을 의미한다. 이 밝기와 소리로 변화된 주파수가 계속해서 증가하는 것은 블랙홀이 충돌하는 순간에 다다르면서 중력파의 세기가 정점을 찍기 때문이다. LIGO는 계속해서 그 장비의 민감도를 높이고, 다른 중력파 검출기들과 몇년 동안 온라인으로 교류하면서, 인류가 하늘을 바라보는 새로운 창을 통해 우주를 이해하는 인류의 새로운 지평을 넓혀갈 전망이다.

Explanation: A new sky is becoming visible. When you look up, you see the sky as it appears in light — electromagnetic radiation. But just over the past year, humanity has begun to see our once-familiar sky as it appears in a different type of radiation — gravitational radiation. Today, the LIGO collaboration is reporting the detection of GW151226, the second confirmed flash of gravitational radiation after GW150914, the historic first detection registered three months earlier. As its name implies, GW151226 was recorded in late December of 2015. It was detected simultaneously by both LIGO facilities in Washington and Louisiana, USA. In the featured video, an animated plot demonstrates how the frequency of GW151226 changed with time during measurement by the Hanford, Washington detector. This GW-emitting system is best fit by two merging black holes with initial masses of about 14 and 8 solar masses at a redshift of roughly 0.09, meaning, if correct, that it took roughly 1.4 billion years for this radiation to reach us. Note that the brightness and frequency — here mapped into sound — of the gravitational radiation peaks during the last second of the black hole merger. As LIGO continues to operate, as its sensitivity continues to increase, and as other gravitational radiation detectors come online in the next few years, humanity’s new view of the sky will surely change humanity’s understanding of the universe.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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Video Credit: NASA, CXC, GSFC, B. Williams et al.

어떤 별이 마치 퍼져나가는 거대한 먼지 버섯과 같은 모습을 만들었을까? 위의 모습은 그 유명한 천문학자 티코 브라헤가 400여년 전에 처음으로 기록했던 별의 폭발, 티코 초신성 잔해를 처음으로 영상으로 기록한 장면이다. 2초 짜리 타임 랩스 영상은 2000년에서 2015년 동안 지구 주변을 맴도는 찬드라 X선 망원경을 통해 X선으로 관측한 장면을 가시광 영상 위에 합성한 것이다. 부풀어 오르는 가스 구름은 아주 뜨거우며, 조금씩 서로 다른 모습으로 팽창하는 구름은 뭉게뭉게 피어오르는 구름의 모습을 만들어냈다. 티코 G라고 불렸지만 지금은 사라진 SN 1572을 만들어냈던 별은 지금은 너무 어두워서 잘 보이지 않지만, 여기에서 확인할 수 있으며 짝 별이 있는 것으로 생각된다. 티코 초신성이 터지게 된 별의 잔해를 찾는 것은 Ia형 초신성, 특히 관측 가능한 우주의 크기를 재는 척도로써 아주 중요하다. Ia형 초신성의 가장 밝은 밝기는 잘 알려져 있다고 생각되는데, 먼 우주에서의 그 어두움과 거리감 사이의 관계를 연구하는 것은 아주 중요한 의미를 갖는다.

Explanation: What star created this huge expanding puffball? Featured here is the first expansion movie ever created for Tycho’s supernova remnant, the result of a stellar explosion first recorded over 400 years ago by the famous astronomer Tycho Brahe. The 2-second video is a time-lapse composite of X-ray images taken by the orbiting Chandra X-ray Observatory between the years 2000 and 2015, added to a stock optical frame. The expanding gas cloud is extremely hot, while slightly different expansion speeds have given the cloud a puffy appearance. Although the star that created SN 1572, is likely completely gone, a star dubbed Tycho G, too dim to be discerned here, is thought to be a companion. Finding progenitor remnants of Tycho’s supernova is particularly important because the supernova is of Type Ia, an important rung in the distance ladder that calibrates the scale of the visible universe. The peak brightness of Type Ia supernovas is thought to be well understood, making them quite valuable in exploring the relationship between faintness and farness in the distant universe.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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Video Credit: Donna Cox (AVL NCSA/U. Illinois) et al., NASA‘s GSFC, AVL, NCSA

우주는 어떻게 시작되었을까? 이해를 돕기 위해서, 컴퓨터 우주론학자와 NASA는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 우주의 일부분을 재현했고 위의 타임-랩스 애니매이션 영상으로 만들었다. 1억 광년 짜리 시뮬레이션은 빅뱅 후 2천만년 뒤 부터 현재까지의 모습을 보여주고 있다. 부드러운 시작과 함께, 중력에 의해 즉시 은하들을 향해 물질이 모이기 시작한다. 곧이어, 기다란 필라멘트를 따라 물질들이 모이는 한편 또다른 크고 뜨거운 은하단들이 과격하게 병합하기도 한다. 이러한 시뮬레이션 속 우주를 연구하면 2018년 실제 우주를 탐사하게 될 제임스 웹 우주 망원경을 설계하는데 도움이 될 수 있다.

Explanation: How did the universe evolve from such a smooth beginning? To help understand, computational cosmologists and NASA produced the featured time-lapse animated video depicting a computer simulation of part of the universe. The 100-million light-year simulation starts about 20 million years after the Big Bang and runs until the present. After a smooth beginning, gravity causes clumps of matter to form into galaxies which immediately begin falling toward each other. Soon, many of them condense into long filaments while others violently merge into a huge and hot cluster of galaxies. Investigating of potential universe attributes in simulations like this have helped shape the engineering design the James Webb Space Telescope, currently scheduled for launch in late 2018.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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Video Credit: NASA‘s Goddard Space Flight Center, Genna Duberstein; Music: Encompass by Mark Petrie

태양 앞으로 지나가는 작은 점의 정체는 무엇일까? 바로 수성이다. 지구 궤도에서 이번주 촬영한 이 영상은 아마도 태양 앞으로 수성이 지나가는 모습을 가장 선명하게 담은 영상일 것이다. 태양 활동 관측 탐사선은 이 장면을 아무런 방해 없이 가시광 뿐 아니라 자외선으로도 기록했다. 위의 영상에 음악도 입혀졌다. 이 현상이 과학적으로 더 특별한 것은 수성의 아주 얇은 대기 성분을 더 정확하게 분석했다는 점이고, 문화적으로 의미가 있는 것은 세계 곳곳의 사람들이 이 드물게 나타나는 천문 현상을 즐겼다는 점이다. 수성의 일면 통과를 담은 아주 환상적인 사진들이 멋지게 뽐내는 모습을 세계 곳곳에서 찾아볼 수 있다.

Explanation: What’s that small black dot moving across the Sun? Mercury. Possibly the clearest view of Mercury crossing in front of the Sun earlier this week was from Earth orbit. The Solar Dynamics Observatory obtained an uninterrupted vista recording it not only in optical light but also in bands of ultraviolet light. Featured here is a composite movie of the crossing set to music. Although the event might prove successful scientifically for better determining components of Mercury’ ultra-thin atmosphere, the event surely proved successful culturally by involving people throughout the world in observing a rare astronomical phenomenon. Many spectacular images of this Mercury transit from around (and above) the globe are being proudly displayed.

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Image Credit: NASA‘s GSFC, Francis Reddy, Syneren Technologies

허블을 너머 이제 제임스 웹 망원경 (JWST)의 시대가 오고 있다. JWST는 더 강력한 새로운 우주 망원경으로 오를 계획이다. 지난 달 JWST의 18개의 금으로 코팅된 주경의 베일이 벗겨졌다. 지난 주에 촬영된 위의 타임 랩스 영상에는 6.5m 지름의 거울이 수직으로 세워지는 모습이 담겨있다. 이 멋진 30초 짜리 영상에는 NASA의 기술자들이 방의 불 빛을 밝게 반사하는 거울의 높은 반사율을 점검하는 모습이 담겨있다. 아주 얇은 금으로 코팅된 베릴륨 거울은 적외선을 더 많이 반사할 수 있다. JWST의 과학적 목적은 초기 우주의 모습과 가까운 별 주변을 맴도는 행성의 특성을 연구하는 것이다. 이 거울의 거대한 크기 탓에, 접어서 발사한 후 철저하게 계획된 그대로 우주에서 다시 펼쳐지게 된다. JWST는 미국, 유럽, 그리고 캐나다가 함께 참여하고 있으며 2018년 말 발사할 계획이다.

Explanation: Move over Hubble — here comes the James Webb Space Telescope (JWST). JWST promises to be the new most powerful telescope in space. In the last month, the 18-segment gold-plated primary mirror for JWST was unveiled. In the featured time-lapse video taken last week, the 6.5-meter diameter mirror was raised to a vertical position. The dramatic 30-second sequence shows NASA engineers monitoring the test as room lights glint brightly off the mirror’s highly reflective surface. The beryllium mirrors have been coated with a thin film of gold to make them more reflective to infrared light. The science goals of JWST include studying the workings of the early universe and the properties of planets orbiting nearby stars. Because of the mirror’s great size, it will be folded for launch and then, assuming all goes as planned, dramatically unfolded again in space. The JWST, a joint mission of the space agencies of the USA, Europe, and Canada, is currently scheduled to be launched in late 2018.

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Illustration Credit: NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope

왜 슈퍼 지구 게자리 55 e 행성에 방문하고 싶은가? 이 곳은 아주 극적으로 뜨거운 기후를 갖고 있으며, 이곳에서 맞이하는 아침은 상쾌한 용암과 함께 할 것이다. 2004년 발견된 이 행성 게자리 55 e는 지름이 지구의 약 두 배 정도이고 질량은 지구의 10배다. 약 40광년 떨어진 태양과 비슷한 별 주변을 맴돌고 있는 이 행성의 궤도는 수성보다 더 가까이 붙어 돌고 있으며, 너무 가까워서 조석력에 의해 붙잡혀, 마치 지구와 달에서처럼 행성은 항상 같은 방향으로 별을 바라보며 돌고 있다. 천문학자들은 스피처 우주 망원경의 적외선 관측을 통해 이 외계 행성의 온도 분포 지도를 최근 완성했다. 이 관측을 통해, 게자리 55 e가 어떻게 보일지 그 모습을 위의 영상으로 담아냈다. 행성의 앞 쪽은 별빛을 가득 쬐고 있으며, 그 반대 어두운 쪽은 지구와 별 사이의 시야로 들어올 때 볼 수 있다. 영상에 표현된 게자리 55 e의 표면에 붉게 용암 지대가 흐르고 있다. 최근 밀도 측정치에 따르면 이곳은 아마도 우리 태양계 안쪽 행성과 달리, 주로 산소로 이루어지지 않고, 대신 탄소로 이루어진 것으로 보인다. 따라서 게자리 55 e 방문하는 한가지 이유는 그 핵을 연구하기 위해서일 것이다. 왜냐하면 이 행성의 거대한 압력에 의해 그 중심의 탄소가 하나의 거대한 다이아몬드로 변해있을 것이기 때문이다.

Explanation: Why might you want to visit super-earth Cancri 55 e? Its extremely hot climate would be a deterrent, as mornings on this world might bring fresh lava flows. Discovered in 2004, the planet Cancri 55 e has twice the diameter of our Earth and about 10 times Earth’s mass. The planet orbits its 40 light-year distant Sun-like star well inside the orbit of Mercury, so close that it is tidally locked, meaning that it always keeps the same face toward the object it orbits — like our Moon does as it orbits the Earth. Astronomers have recently measured temperature changes on this exoplanet using infrared observations with the Spitzer Space Telescope. Given these observations, an artist created the featured video with educated guesses about what one revolution of Cancri 55 e might look like. Depicted are full phase, when the planet is fully illuminated, and new (dark) phase when it passes near the line of sight to Earth. The illustrated red bands on the Cancri 55 e indicate bands of lava that might flow on the planet. A recent density determination for 55 Cancri e show that this exoplanet is not made primarily of oxygen, as are the inner planets in our Solar System, but rather of carbon. Therefore, one reason to visit Cancri 55 e might be to study its core, because this planet’s great internal pressure might be sufficient to make the carbon found there into one huge diamond.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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Image Credit: NASA, JPL-Caltech, MSSS

지난 12월 큐리오시티 탐사선이 바라본 화성의 아름다운 모습을 요리조리 방향을 바꿔가며 둘러보자. 배경에는 먼지로 뒤덮힌 해시계 장비와 큐리오시티 자신의 일부를 볼 수 있다. 로봇이 자리를 잡고 있는 나미브라는 이름의 모래 언덕은 바그놀드 평원 위에 있는 여러 언덕 중 하나로 7m 뒤에서 부터 이어지는 높이 5m 짜리의 언덕이다. 멀리 150km 너비의 게일 크레이터에 위치한 높이 5.5km 짜리의 마운트 샤프의 봉우리가 펼쳐져 있으며, 이 크레이터는 큐리오시티가 몇년 전 착륙했던 바로 그곳이다. 위의 영상은 여러 장의 사진들을 모아 360도 영상으로 만든 것이며, 지구의 조명과 비슷하게 색을 입힌 것이다. 가장 최근에, 큐리오시티는 계속 마운트 샤프 주변을 따라 올라가면서 바위로 이루어진 거친 나우클루프트 평야를 지나고 있다.

Explanation: Point or tilt to see a spectacular view of Mars visible to the Curiosity rover last December. In the foreground, part of Curiosity itself is visible, including its dusty sundial. Starting about seven meters back, the robotic rover is seen posing in front of a 5-meter tall dark sand dune named Namib, one of many dunes that span Bagnold field. Further in the distance is the summit of Mt. Sharp, the 5.5-kilometer peak at the center of 150-km wide Gale crater, the crater where Curiosity landed a few years ago. The featured composite spans a full 360-degrees around by combining several images taken on the same day, while the result has been color adjusted to mimic Earth lighting. Most recently, Curiosity is crossing the rocky and uneven Naukluft Plateau as it continues to make its way around and up Mt. Sharp.

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Video Credit & Copyright: Associated Press, Exploritorium

태양이 사라지는 광경을 바라본다면 어떨까? 아마 환호성을 지를지 모른다. 바로 지난 주 인도네시아를 가로지르며 벌어진 개기 일식을 본 사람들의 반응이 그랬다. 그때 그 현장은 달의 뒤로 태양이 사라지는 짧은 몇 분 간 하늘과 땅이 어둡게 변했다. 많은 사람들은 그들이 목격한 희귀한 광경을 만끽하며, 그들이 즐거워하는 순간이 이 영상에 담겼다. 몇 세기 전만 하더라도 보통 사람들이 개기 일식이 펼쳐질 때의 반응은 오히려 공포와 걱정으로 눈물을 흘렸다. 이 영상에서 처음에 보이는 태양은 달에 의해 부분적으로 가려진 모습으로 완전히 가려져 가는 모습이다. 많은 지역들에서 우리 지구의 하늘을 가리는 구름 사이로 더 환상적인 장면을 볼 수 있었다. 개기 일식은 인도네시아 섬 몇개를 포함해 지구에서 아주 협소한 지역에서만 볼 수 있었다. 동시에 반대편에선 NASA의 EPIC 카메라가 NOAA의 DSCOVR 위성으로 지구 위로 가로질러 달의 그림자가 지나가는 장면을 담았다.

Explanation: What would you do if you saw the Sun disappear? Quite possibly: cheer. That’s what many exuberant sky watchers did across Indonesia during a total eclipse of the Sun last week. There and then, the land and sky went dark during the day as our Sun disappeared for a few minutes behind our Moon. Many people watching knew they were witnessing a rare event, and their joyous exclamations can be heard on the featured video. What a far cry this reaction is from centuries ago, when more typical eclipse reactions derived from fear and worry. The video shows first shows a Sun only partly eclipsed by the Moon as totality approached. From many locations, foreground clouds on our Earth either obscured the view or made the view more interesting. The total eclipse was only visible from a narrow swath of Earth that included several Indonesian islands. At the same time, in the opposite direction, NASA‘s EPIC camera aboard NOAA‘s DSCOVR satellite captured the shadow of the Moon moving across the Earth.

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Video Credit: NASA/Goddard/SDO AIA Team

환상적인 태양의 모습 중 하나가 바로 홍염이 분출되는 장면일 것이다. 2011년 NASA의 태양 활동 관측 탐사선이 태양 주변을 맴돌며 어마어마하게 큰 홍염이 표면에서 솟아 나오는 것을 포착했다. 이 극적인 분출 장면은 적외선을 통해 매 24초마다 새로운 장면을 찍으면서 90분에 걸친 타임 랩스 영상으로 촬영되었다. 이 홍염의 크기는 아주 큰데, 흘러내리는 뜨거운 가스에 지구가 통째로 들어갈만큼 크다. 태양 홍염은 태양 표면 위에서 태양 자기장을 따라 자라난다. 홍염은 일반적으로 한 달 후 잦아들며, 태양계 속으로 뜨거운 가스를 분출하는 코로나 질량 분출 (CME)를 일으키기도 한다. 태양 홍염을 일으키는 원리는 현재도 연구되고 있는 분야다. 태양이 활동 극대기를 지나면서, 홍염 분출과 같은 태양의 활동이 지난 몇 년에 비해 비교적 사그라들고 있다.

Explanation: One of the most spectacular solar sights is an erupting prominence. In 2011, NASA’s Sun-orbiting Solar Dynamic Observatory spacecraft imaged an impressively large prominence erupting from the surface. The dramatic explosion was captured in ultraviolet light in the above time lapse video covering 90 minutes, where a new frame was taken every 24 seconds. The scale of the prominence is huge — the entire Earth would easily fit under the flowing curtain of hot gas. A solar prominence is channeled and sometimes held above the Sun’s surface by the Sun’s magnetic field. A quiescent prominence typically lasts about a month, and may erupt in a Coronal Mass Ejection (CME) expelling hot gas into the Solar System. The energy mechanism that creates a solar prominence is still a topic of research. As the Sun passes Solar Maximum, solar activity like eruptive prominences are expected to become less common over the next few years.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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