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한국 주도 개발 감마선폭발 관측 우주망원경, 러시아 기지에서 우주로 발사

  • 작성자 : KASI
  • 작성일 : 2016-06-02
  • 조회수 : 4431
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한국 주도 개발 감마선폭발 관측 우주망원경, 러시아 기지에서 우주로 발사 

- 우주 최대 폭발현상인 감마선폭발의 초기순간 최초 관측 기대
 

4.28.11시 러시아 우주센터에서 발사, 14:07분 정상궤도에 진입, 지상과의 교신성공

우주팽창 연구에 대전환점 제공과 암흑에너지 연구에 새로운 지평을 열 것 
 

미래창조과학부(장관 최양희)는 한국 연구진이 주도 개발한 감마선폭발* 관측 우주망원경이 러시아 로모노소프(Lomonosov) 인공위성에 탑재되어 보스토치니 우주센터에서 발사되었다고 밝혔다.

* 감마선폭발(Gamma-ray Burst, GRB) : 우주의 가장 큰 폭발로 하루에 두세 번 우주공간 모든 곳에서 발생하며 우리 은하 전체가 발하는 에너지를 단지 수초에서 수분의 극히 짧은 시간 동안에 분출하는 우주번개와 같은 것

 

박일흥 교수(성균관대) 연구팀은, 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 동 연구 성과로 개발된 UFFO*-패스파인더 우주망원경**은 한국시간 4월 28일 오전 11시, 러시아 보스토치니 발사장에서 우주로 보내졌다.

 

소유즈-2.1a 로켓은 3단계 분리에 성공, 기준궤도에 들어갔으며, 이후 위성 하단의 스테이지(Volga)가 점화, 14시 07분에 인공위성은 최종 궤도에 안착하였고, 지상과의 교신에도 성공했다.

* UFFO-공동연구팀 : UFFO(Ultra-Fast Flash Observatory)는 우주섬광관측소 또는 우주번개관측소를 의미하는 국제공동연구팀으로 한국이 책임을 맡고 있으며 스페인, 대만, 러시아, 덴마크가 참여함.

** UFFO-패스파인더 우주망원경 : UFFO 프로젝트의 우주망원경으로,감마선 폭발 현상의 관측을 목표로 X-선, 자외선, 가시광 대역의 추적우주망원경이다.

 

빅뱅 이후 우주 최대 폭발로 알려진 감마선 폭발은 우리 은하 전체가 발하는 에너지양을 단지 수초에서 수분의 극히 짧은 시간 동안 분출하는 우주 번개와 같다.

 

언제 어디서 일어날지도 모르고, 발생 후 금방 사라지는 감마선 폭발은 폭발 초기 순간의 포착이 극히 어렵다. NASA의 Swift 감마선폭발 관측 위성으로도 폭발지점 파악 후 1분이 지나서야 관측이 시작되어 폭발 초기 순간의 실체에 대한 관측이나 연구는 거의 없었다.

 

이에 지금껏 관측할 수 없었던 미지의 시간 영역인 극초기(1초~1분) 순간의 실체를 밝히기 위해 박일흥 교수팀은 2009년 UFFO(Ultra- Fast Flash Observatory) 우주 프로젝트를 위해 국제 공동연구팀(PI : 박일흥 교수)을 결성하였다.

 

공동연구팀에서 개발한 UFFO-패스파인더 우주망원경은, 490km 우주 상공에서 약 3개월간 시험 후, 3년 동안 X-선, 자외선, 가시광 대역에서 감마선 폭발과 같은 우주섬광 현상의 탄생을 관측할 예정이며, 관측 자료는 국내외 우주 및 지상 망원경 연구그룹에 공개될 예정이다.

 

우주망원경을 구성하고 있는 X-선 망원경으로 우주에서 발생하는 감마선 폭발과 같은 초고속 섬광을 포착하면, 초고속 회전반사경이 1초 이내에 표적을 추적하고 초민감 ICCD 센서*가 장착된 자외선/가시광 관측 망원경이 섬광의 초기 순간을 촬영하는 원리로 설계 되었다.

* 초민감 ICCD 센서 : 초민감의 의미는 광자를 셀 정도의 민감도로, CCD 센서 앞에 전자증폭기를 연결, 하나의 광자도 큰 전자신호로 증폭하여 검출하는 광센서이며 ICCD(Intensified CCD)라 불림.

 

UFFO-패스파인더 우주망원경 탑재체는 2011년 준비행모델 제작, 2012년 비행모델 러시아 운반 후, 2015년 11월까지 최종 우주환경 시험과 위성체 조립을 진행하였으며, 최근 건설된 러시아 보스토치니 우주기지에서 처음 발사되는 로모노소프(Lomonosov)* 위성에 탑재하여 우주로 보낼 수 있게 되었다.

* 로모노소프(Lomonosov) 인공위성 : 500kg급 러시아 과학위성으로, 한국의 UFFO-패스파인더 감마선폭발 탑재체 외에, 러시아의 극한에너지우주선 및 감마선 검출기들을 탑재함

 

향후 UFFO 공동연구팀은 2020년에 NASA 감마선폭발 관측 인공위성인 Swift에 필적하는 성능의 UFFO-100(120KG탑재체) 우주망원경을 우주로 발사하는 계획을 추진하고 있다.

 

UFFO-패스파인더의 감마선 폭발 초기 순간 포착 여부는 세계적 관심사로 미지의 시간 영역을 보는 것뿐 아니라, 감마선 폭발이 차세대 우주 표준촛불*이 될 수 있는지에 대한 연구가 가능하기 때문에 중요하다. 만약 감마선 폭발이 표준촛불로 판명될 경우, 초신성으로 보는 우주의 영역보다 훨씬 이전의 과거를 볼 수가 있어, 우주팽창의 역사 연구에 대전환점을 제공할 수 있으며, 암흑에너지 연구에 새로운 지평을 열 수 있을 것이다.

* 표준촛불 : 거리의 측정은 천문학이 태동된 이래 가장 중요한 과제로 촛불은 절대밝기가 같아, 밝기를 측정하면 거꾸로 촛불까지의 거리를 알 수 있다는 것에 착안해 우주에서 표준촛불이 있다면, 그 촛불이 속해있는 집단(즉 은하)까지의 거리를 잴 수 있음

 

감마선 폭발 극초기 순간 관측은 감마선 폭발의 기원 및 형성 메커니즘 규명, 중력파와 전자기파의 동시 관측*으로 차세대 다중신호천문학 (multi-messenger astronomy)을 가능하게 하고, 최초 별 발견을 기대할 수 있다.

* 중력파와 전자기파의 동시관측 : 중력파의 기원으로 감마선폭발이 유력하며, 이는 거대질량의 별이 최후를 맞이할 때, 또는 블랙홀과 중성자별 등이 합쳐질 때, 감마선폭발이 일어나며, 고중력의 요동이 중력파로 나타나고 또한 감마선폭발이므로 전자기파 역시 함께 방출될 것으로 예상하고 있음. 따라서 중력파 연구에서 전자기파의 동시 관측은 매우 중요

 

더불어 추적 망원경 기술은 표적의 광시야 감시, 초고속 탐지 및 추적이 필요한 보안,산업, 국방, 항공우주 분야의 초고속 추적 카메라와 스텔스 카메라 등의 기술에도 기여할 것으로 기대된다.

 

박일흥 교수는 “UFFO-패스파인더 추적망원경은 한국이 처음으로 우주분야 국제공동연구팀을 결성·주도한 성과로, NASA도 미처 계획하지 못한 감마선 폭발의 초기 순간을 최초로 관측 할 것이다. 오늘 발사로 극한우주* 및 초기우주** 연구에 새로운 지평을 열게 될 것이며 세계적 연구성과로 이어지길 기대한다.”라고 밝혔다.

* 극한우주 : 우주에는 블랙홀, 중성자별, 초신성, 활동은하핵, 그리고 감마선폭발과 같은 극단적인 물리 현상이 일어나고 있으며, 이들에 대한 연구 분야를 극한우주 연구라 함.

** 초기우주 : 빅뱅 후 우주배경복사가 일어나고, 우주는 다시 암흑시대를 거쳐, 첫 별이 태어나면서 우주가 재이온화되었다고 믿고 있음. 이러한 우주의 진화 즉 팽창의 역사를 연구하는 분야를 초기우주 연구라 함.
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