안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 최근 우주 관측에서 거대은하집단이 모든 예측 무시하는 원인?
ㅇ암흑물질은 전자기파와 상호작용하지 않아 직접 관측이 어렵지만, 중력을 통해 우주의 구조 형성에 중요한 역할을 하고 있찌요. 최근의 고나측에선 일부 지역의 암흑물질 분포가 예상보다 불균일하거나 비대칭적으로 나타나는 모습이 보여 거대 은하 집단의 움직임이 예측과 다르게 나타난다고 보고 있습니다. 우주의 가속팽창을 설명하는 암흑에너지는 우주 구조의 대류고 움직임에 영향을 미칠수 있게 되는데 암흑 에너지의 특성과 분포가 아직 완전하게 이해되지 않은 상태로서 거대 은하 집단의 움직임이 기존 예측과 다르게 되는것이지요. 우주 관측은 거리, 속도, 질량등의 측정에서 다양한 오차가 발생할수 있고 먼 거리의 은하 집단을 관측하면 적색편이 측정의 불확실성이나 중력 렌즈 효과로 인한 왜곡 등이 예측과 실제 관측 결과 사이의 차이를 초래하기도 하는것이지요. 현재으 ㅣ우주론 모델은 다양한 관측 결과를 바탕으로 구성되어 잇지만, 새로운 관측 결과가 기존 모델과 일치하지 않다면 모델의 수정이나 확장이 필요하게 될 수도 있는것이지요.
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Q. 허블 망원경 발사성공 후 초기 에 발생한 초점 오류는 어떤 문제였나요?
허블우주망원경은 1990년 발사 직후 엄청난 위기를 겪었따고 알려져 있는데 설계와 조립의 실수에서 기인한 치명적인 결함이 있었기 때문입니다. 허블은 직경 2.4M의 주경을 사용하여 천체의 빛을 모으는 구조인데 주경이 정밀한 포물면 곡률로 연마되어야 하고 연마 과정에서 0.002mm만큼 너무 납작하게 연마되어있었으며 빛이 정확한 초점에서 모이지 못하고 흐트러지는 현상이 발견하였다고 합니다. 광학적인 표현으로 구며수차이며 거울을 연마할때 사용하는 테스트 장비에 1.3mm 짜리 거리 측정용 렌즈 마개가 잘 못 끼워져 있었으며 이로 인하여 테스트 결과는 정상처럼 보였찌만 실제로는 잘못된 곡률로 거울이 완성되었으며 결과적으로 완벽하게 잘못된 설계대로 정밀하게 제작된것이고 이를 수정하며 우주의 보배가 된것이지요. 1993년 우주비행사를 탑승시켜 STS-61 우주왕복선 인데버호를 보내고 보정렌즈 장치를 허블에게 씌웠으며 허블의 흐릿한 초점을 보정해줄 작은 반사 거울과 렌즈 시스템을 삽입하여 허블의 관측 카메라들이 시력이 돌아온것과 같은 선명한 이미지를 촬영하게 시켰습니다.
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Q. 우주지도 제작 시 사용하는 서베이 관측방식이란 어떤 방식인가요?
유클리드 망원경은 서베이 관측방식을 사용하는데요. 이는 하늘 전체나 넓은 범위의 천체들을 조직적이고 반복적으로 스캔하며 관측하는 방식으로서 넓은시야로 인해 한번에 많은 별과 은하를 촬영하고 반복적인 스캐닝을 통해 동일한 영역을 여러번 관측하여 신뢰도를 향상시키고 정량적인 데이터 수집과 이를 통한 지도 제작이 이루어질 수 있도록 하는 방법입니다. 유클리드 망원경은 우주 팽창의 가속 원인을 규명하며 암흑물질의 분포를 조사하고 3차원 우주 구조의 지도를 표현하는 형태로 이루어지게 됩니다.
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Q. 지구 말고 다른 행성에도 계절이 있나요?
지구 말고도 다른 행성에 계절이 존재하는데요~ 계절은 자전축의 기울기와 타원이심률로 인하여 발생하게 된답ㄴ니다.우리 태양계 내의 행성들 중 화성, 토성, 해왕성 등이 계절이 뚜렷하게 보이는 친구들이며 천왕성도 매우 특이하지만 계절이 나타나긴 합니다. 지구와 가장 비슷한 곳은 화성으로 자전축이 25도정도 기울어져 있고 지구와 거의 유사한 계쩔을 나타내게 되지요. 하지만 화성은 공전주기가 687일이기에 계절이 약 6개월 이상 지속되는 현상이 나타납니다. 극지방엔 이산화탄소 눈이 쌓이는 계절적 현상도 발생하게 됩니다~ 자전축이 거의 눕다시피 되어 있고 태양빛을 극단적으로 한쪽면만 받게 되는 시기가 발생하게 됩니다.
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Q. 플라이바이 항법은 무엇이고, 화성탐사선 보낼 때 몇 회를 시행하게 되나요?
Flyby navigation은 중력도우미로서 우주 탐사에서 연료를 아끼면서 속도를 증가시키거나 경로를 바꾸기 위해 사용하는 항법입니다. 우주탐사선이 행성이나 위성과 아주 가까운 거리로 접근하며 그 천체의 중력을 이용하여 속도와 방향을 바꾸는 기술로서 탐사선의 운동에너지를 증가시키고 경로를 조정하게 되는데요. 탐사선이 행성 근처를 지나며 행성의 중력으로 궤도와 속도를 변하게 하는데 이를 통하여 연료를 거의 사용하지 않고도 속도를 늘리거나 특정 방향으로 움직이게 되는 진입이 나타나게 되는것이지요. 화성 탐사시엔 플라이바이를 거의 사용하지 않으며 지구와 화성이 가까워지는 시기에(26개월을 주기로) 발사하게 됩니다. 주로 사용하는것은 외행성에서 사용하는데 거리가 너무 멀고 연료를 많이 소모해야 할때 중간에 다른 행성을 경유하여 플라이바이를 하게 되는것이지요~