이상민 전문가 - 한국과학기술정보연구원 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

물리2024년 4월 2일 작성 됨

Q. 오일러 공식은 무엇이고 어떤 의미가 있나요?

안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.오일러 공식은 수학자 레온하르트 오일러의 이름을 딴 공식으로, 복소수 지수를 정의하는 데에 출발점이 되며, 삼각함수와 지수함수 사이의 관계를 나타냅니다 이 공식은 다음과 같이 표현됩니다:이 수식은 여러 요소들이 혼합된 형태를 가지고 있습니다. 그 중에서도 가장 독특한 것은 허수 승수입니다. 이제 이 복잡해 보이는 수식의 기하학적 의미를 알아보겠습니다.

지구과학·천문우주2024년 2월 27일 작성 됨

Q. 중력렌즈현상이라는 게 무엇인가요?

안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.제임스 웹 우주망원경은 지금까지 관측이 어려웠던 희미한 천체를 관측해 그 진가를 증명해 보였습니다. 이 강력한 망원경은 우주 초기에 형성되어 허블 우주망원경으로는 희미한 점 정도로 보였던 은하의 모습도 더 자세히 관찰할 수 있게 해줍니다. 그러나 우주에는 제임스 웹 우주망원경으로도 관측이 어려운 희미한 은하가 다수 존재합니다. 이때 큰 도움을 받을 수 있는 것이 중력 렌즈입니다. 중력 렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측된 현상으로, 은하나 은하단처럼 질량이 큰 천체 주변에서는 중력에 의해 빛의 경로가 휘어져, 마치 렌즈를 통과하여 오는 것처럼 보이는 현상을 의미합니다. 덕분에 멀리 떨어진 은하가 본래 밝기보다 수십 배 밝아지는 경우도 있습니다. 천문학자들은 제임스 웹 우주망원경이 발사되기 전부터 중력렌즈를 적극 활용해 왔으며, 이제는 제임스 웹 우주망원경과 중력렌즈의 힘을 합쳐 더 멀리 떨어진 어두운 천체를 관측하는 데 큰 도움을 받고 있습니다. 중력렌즈는 일반적으로 깨끗하고 균일한 상을 맺지 않는 경우가 많습니다. 거대한 은하단의 중력에 의해 빛의 경로가 무작위로 바뀌기 때문에 초점이 맞지 않거나 상이 여러 개 맺히는 경우가 흔합니다. 그러나 과학자들은 이를 복원하여 본래 이미지와 스펙트럼 같은 중요한 정보를 얻는 기술을 갖고 있어 연구에 큰 문제가 되지 않습니다. 오히려 여러 개의 상이 맺히는 경우 더 재미있는 연구를 할 수 있습니다. 예를 들어, 일본 교토대학과 캐나다 세인트 메리스대학 연구팀은 거대 은하단인 MACS 0417이 만드는 중력렌즈를 이용해 연구를 하다가 하나의 은하에서 나오는 두 개의 이미지가 서로 다르다는 것을 확인했습니다. 이 은하는 사실 하나의 은하가 아니라 ELG1과 ELG2라는 두 개의 은하가 충돌해 하나의 더 큰 은하로 성장하는 중으로 우주 초기에는 이렇게 작은 은하들이 서로 충돌해 더 큰 은하가 되는 일이 흔했습니다. 그런데 연구팀이 확인한 두 이미지 A, B는 단순히 초점이 맺혀지지 않은 이미지가 아니었습니다. 그보다는 서로 다른 각도에서 본 은하였습니다. 이런 일이 가능한 이유는 은하에서 나온 빛이 은하단의 강력한 중력에 의해 경로가 바뀌면서 다른 상을 맺히기 때문입니다.

지구과학·천문우주2024년 2월 22일 작성 됨

Q. 지구주변에 생기는 오로라는 왜 원모양으로만 형성이 되는걸까요???

안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.오로라는 지구의 자기장에 의해 형성됩니다. 태양에서 방출되는 플라즈마 입자들이 지구의 자기장과 마찰하여 빛을 내는 현상인데요. 이 플라즈마 입자들은 지구의 자기장에 이끌려 대기로 진입하게 됩니다. 지구의 자기장은 북극과 남극을 중심으로 원형으로 형성되어 있습니다. 따라서, 이 자기장에 의해 이끌려 대기로 진입하는 플라즈마 입자들도 원형으로 분포하게 되며, 이로 인해 오로라도 원형으로 보이게 됩니다. 이러한 과정을 통해 아름다운 오로라 현상이 만들어지는 것입니다.