MUSE의 첫 번째 빛 - 강력한 3차원 분광기가 VLT에 장착되다.

 

Credit:
ESO/MUSE consortium/R. Bacon/L. Calcada

그림1> 이 그림은 ESO의 초거대망원경(Very Large Telescope, 이하 VLT)에 장착된 새로운 장비인 MUSE가 어떻게 멀리 떨어진 은하의 혁신적인 3차원

         화상을 묘사하는지를 보여주고 있다.
         은하의 빛은 각각의 색깔에 따라 분해되어 은하의 서로 다른 부분에서 나타나는 움직임 뿐 아니라, 화학적 조성 및 여타 속성들을 밝힐 수 있는 단서를

         함께 드러내주고 있다.

         이어진 분석이 진행되는 동안 과학자들은 서로 다른 파장으로 획득된 서로 다른 장면들에 대한 데이터 및 연구를 자유롭게 활용할 수 있었는데,
         이는 마치 채널을 돌려가며 서로 다른 주파수의 TV 시청을 하는 것과 딱 맞아떨이지는 상황이었다.

         이 그림은 2014년 초 MUSE가 첫 번째로 수집한 폴라 링 은하 NGC 4650A의 데이터를 근거로 만들어진 것이다.  

 

MUSE의 첫 번째 빛 - 강력한 3차원 분광기가 VLT에 장착되다.

 

MUSE(광시야분광관측기, Multi Unit Spectroscopic Explorer)라는 이름의 새로운 혁신적인 장비가 칠레 북부 파라날 천문대의 초거대망원경(Very Large Telescope, 이하 VLT)에 성공적으로 장착되었다.

MUSE는 매우 성공적으로 진행된 첫 관측기간동안 멀리 떨어진 은하와 밝은 별들, 그리고 기타 목표 천체를 관측하였다.

 

MUSE는 2013년 9월 유럽에서의 테스트 및 예비합격이 이루어진 후 ESO의 칠레 파라날 천문대로 향했다.
이 장비는 자신의 새로운 고향인 VLT로 주의깊게 옮겨지기 전에 베이스 캠프에서 재조립을 마쳤으며, 지금은 VLT의 4번 망원경에 장착되었다.
MUSE는 VLT를 위한 2세대 장비의 최신 도구이다. (최초 두 개의 장비는 X-shooter와 KMOS 였고, 그 다음은 SPHERE로서 곧 완성될 예정이다.)

 

 

MUSE 장비팀의 리더이자 수석 연구원인 롤란드 베이컨(프랑스 리옹 천체물리학 연구센터)의 소감은 다음과 같다.
"수많은 사람들이 여러해 동안 고생을 많이 했답니다. 하지만 결국 우리는 해냈죠!
 7톤에 달하는 광학장비와 기계장치들, 전자장치의 덩어리인 이 기계는 매우 이상하게 보이겠지만, 초기 우주를 관측하는데는 정말 환상적인 기계랍니다.
 우리는 우리가 이루어낸 이번 성과가 너무나 자랑스럽습니다.
 MUSE는 다가오는 시대에 독보적인 장비로 남게 될 것입니다."
 

MUSE의 과학적 목적에는 초기 우주를 파헤쳐 은하의 형성 기재를 탐색하는 것과 지근거리의 은하에 존재하는 물질들의 움직임과 그들의 화학적 속성 연구하는 것이 포함되어 있다.

 

이 장비는 또한 다른 많은 응용에도 사용될 것인데, 태양계의 행성들과 위성들에 대한 연구로부터 우리은하 및 머나먼 우주에서의 별 생성지역의 속성에 대한 연구 등 모든 범주가 포함되었다.

 

관측을 위한 독보적이고도 강력한 도구인 MUSE는 24개의 분광기를 이용하여 대상천체의 구성 색체를 각각 분광해내어, 사진과 함께 선택 지역에 대한 분광자료도 수집하게 된다.
이 장비는 3차원으로 구성되는 각 픽셀로 인해 우주의 3차원 분광 분석 자료를 만들게 된다[1].

 

 

Credit:

ESO/MUSE consortium/R. Bacon/L. Calcada

그림2> 이 그림은 ESO의 초거대망원경(Very Large Telescope, 이하 VLT)에 장착된 새로운 장비인 MUSE가 어떻게 오리온 성운의 3차원 화상을

         묘사하는지를 보여주고 있다.

         이 환상적인 별 생성지역에서 발생하는 빛은 각각 그 구성 색체에 따라 분리되고 이에 따라 각 픽셀에는 화학적 속성 및 물리적 속성의 세부 내용이

         드러나게 된다.

         이 사진은 2014년 초, MUSE가 도착한 이후 첫 번째 획득한 데이터로 만들어진 것으로 MUSE의  여러 데이터 셋을 모자이크한 자료에 기반을 두고

         작성된 것이다.

         왼쪽에 보이는 사진을 만들기 위해 데이터큐브로 잘라져 표현된 바와 같은 - 3개의 서로 다른 지역의 스펙트럼이 선택되었고, 이 데이터를 합쳐내어

         하나의 컬러 사진을 만들게 되는 것이다.

         비록 이 사진이 매우 인상적으로 보이지만 이것은 MUSE의 3차원 데이터셋이 제공해주는 정보의 작은 단편에 지나지 않는다.

 

 

 

Credit:

ESO/MUSE consortium/R. Bacon

사진 1> 독특한 폴라링 은하 NGC 4650A의 이 컬러 합성사진은 ESO VLT에 장착된 MUSE 장비의 데이터로부터 만들어진 것이다.

           이 멋진 은하를 구성하는 각 부분은 MUSE에 의해 각 구성 색체들로 분할되었으며 그 결과 화학적, 물리적 속성의 세부 내역을 드러내주고 있다.

           이 독특한 은하 원반상에 불타오르고 있는 새로운 별생성지역의 모습이 나타나고 있으며 은하 원반의 속도까지도 나타나고 있다.
           은하의 중심을 기준으로 파란색으로 나타나는 지역은 우리 쪽으로 다가오는 지역이며,  붉은 색 지역은 은하의 회전에 의해 우리로부터 후퇴하고 있는

           지역이다.

 

 

 

Credit:ESO

사진 2> 이 사진은 MUSE데이터 중 청색, 녹색, 붉은 색의 삼원색을 합쳐 만든 것으로 거의 자연색에 가까운 NGC 4650A의 모습을 표현하고 있다.

 

 

 

이어진 분석이 진행되는 동안 과학자들은 서로 다른 파장으로 획득된 서로 다른 장면들에 대한 데이터 및 연구를 자유롭게 활용할 수 있었는데, 이는 마치 채널을 돌려가며 서로 다른 주파수의 TV 시청을 하는 것과 딱 맞아떨이지는 상황이었다.

 

MUSE는 적응광학장비에 의해 제공된 훨씬 개선된 고화질 사진을 얻는 이점을 누리는 동시에, 분광 데이터의 측정 능력을 겸비한 화상 장비의 잠재적인 발견 능력을 결합하였다.

 

 

 

VLT의 4번 망원경에 탑재된 이 장비는 완전하게 망원경에 적응되고 있는 중이다.

 

 

Credit:ESO/G. Hudepohl (www.atacamaphoto.com)

사진 3> 유럽으로부터 오랜 여행 끝에 도착한 MUSE가 칠레 북부 체로 파라날 산 정상에 서서이 올라서고 있다.
            이곳에서 MUSE는 VLT 4번 망원경에 성공적으로 장착되었다.

 

 

Credit: ESO/G. Hudepohl (www.atacamaphoto.com)

Credit: ESO/G. Hudepohl (www.atacamaphoto.com)

사진 4, 5> ESO 파라날 천문대의 VLT 4번 망원경의 돔으로 운반되고 있는 MUSE

 

Credit:

Eric Le Roux/University Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ESO

사진 6> 이 사진은 VLT 4번 망원경의 내부를 보여주고 있다.

           사진 중앙에 보이는 것이 망원경이고 그 왼쪽에 장착된 것이 MUSE이다.

           이 독보적이고도 강력한 기구는 24개의 분광기를 이용하여 빛을 각각의 색체에 따라 분할하여, 

           대상 천체의 사진과 함께 그 분광 데이터도 함께 만들어낸다.

Credit:

ESO/Ghaouti Hansali/Fernando Selman

사진 7> 이 드라마틱한 야경은 VLT 4번 망원경 돔 내부에 위치하는 MUSE를 보여주고 있다.

            망원경 수신기가 사진 상단에 보이고 그 앞쪽으로 윤이 나는 MUSE의 모습이 보인다.

            열려진 돔 사이로 우리 은하의 모습이 보인다.

 
MUSE는 MUSE 컨소시엄에 의해 10여년에 걸쳐 설계 및 제작된 성과물이다.
여기에는 프랑스 리옹의 천체물리학 연구 센터의 주도하에 독일 포츠담 라이프니츠 천체물리학 연구소, 고팅겐 천체물리학 연구소, 스위스 취리히 ETH 천문 연구소, 프랑스 천체물리학 및 행성학 연구소, 네덜란드 암스테르담 천문대학원 및 ESO가 참여하고 있다.
 
2014년의 시작부터 베이컨과 파라날 천문대의 MUSE의 통합 및 운영팀원들은 MUSE의 이야기를 블로그에 일련의 시리즈로 연재하고 있으며 하기 주소에서 그 내용을 볼 수 있다.
http://muse-vlt.eu/blog/MUSE-Comm/Blog/Blog.html

 

이 팀은 MUSE로부터 획득한 첫번째 결과를 다가오는 독일 뮌헨의 가르힝 바이(Garching bei) 3D2014 워크숍에서 발표할 예정이다.

 

베이컨이 블로그에 적은 첫번째 소감은 다음과 같다.
"뮤즈는 영감을 준다고 한다.
 과연 MUSE는 수년동안 우리에게 영감을 주었으며 이는 앞으로도 계속될 것이다.
 의심의 여지 없이 전 세계의 천문학자들은 MUSE의 마법에 사로잡힐 것이다."

 

 

 

각주
[1] 전역분광기술(integral field spectroscopy)로 알려진 이 기술은 천문학자들로 하여금 은하가 어떻게 회전하는지와 질량의 측정과 같은 서로 다른 속성을

      동시에 연구할 수 있게끔 해준다. 
      또한 이 기술은 대상 천체의 서로 다른 부분에 해당하는 화학적 조성이나 물리적 속성을 결정할 수 있게끔도 해 준다. 
      이러한 기술은 수년동안 계속 사용되어 왔지만, MUSE는 그 감도와 효율, 분해능의 측면에서 한단계 도약한 기술을 이룩하였다. 

      이러한 능력을 표현하는 한 가지 표현은 'MUSE는 고분해능 사진과 분광데이터를 동시에 결합합니다.'이다.    

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Press Release  2014년 3월 5일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1407/

 

 

원문>

First Light for MUSE

Powerful 3D spectrograph successfully installed on VLT

5 March 2014

A new innovative instrument called MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) has been successfully installed on ESO’s Very Large Telescope (VLT) at the Paranal Observatory in northern Chile. MUSE has observed distant galaxies, bright stars and other test targets during the first period of very successful observations.

Following testing and preliminary acceptance in Europe in September 2013, MUSE was shipped to ESO’s Paranal Observatory in Chile. It was reassembled at the base camp before being carefully transported to its new home at the VLT, where it is now installed on Unit Telescope 4. MUSE is the latest of the second generation instruments for the VLT (the first two were X-shooter and KMOS and the next, SPHERE, will follow shortly).

The leader of the team and principal investigator for the instrument, Roland Bacon (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, France), expressed his feelings: “It has taken a lot of work by many people over many years, but we have done it! It seems strange that this seven-tonne collection of optics, mechanics and electronics is now a fantastic time machine for probing the early Universe. We are very proud of the achievement — MUSE will remain a unique instrument for years to come.”

MUSE’s science goals include delving into the early epochs of the Universe to probe the mechanisms of galaxy formation and studying both the motions of material in nearby galaxies and their chemical properties. It will have many other applications, ranging all the way from studies of the planets and satellites in the Solar System, through the properties of star-forming regions in the Milky Way and out to the distant Universe.

As a unique and powerful tool for discovery MUSE uses 24 spectrographs to separate light into its component colours to create both images and spectra of selected regions of the sky. It creates 3D views of the Universe with a spectrum for each pixel as the third dimension [1]. During the subsequent analysis the astronomer can move through the data and study different views of the object at different wavelengths, just like tuning a television to different channels at different frequencies.

MUSE couples the discovery potential of an imaging device with the measuring capabilities of a spectrograph, while taking advantage of the much better image sharpness provided by adaptive optics. The instrument is mounted on Unit Telescope 4 of the VLT, which is currently being converted into a fully adaptive telescope.

MUSE is the result of ten years of design and development by the MUSE consortium — headed by the Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, France and the partner institutes Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP, Germany),  Institut für Astrophysik Göttingen (IAG, Germany),  Institute for Astronomy ETH Zurich (Switzerland), L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, France), Nederlandse onderzoekschool voor de Astronomie (NOVA, the Netherlands) and ESO.

Since the start of 2014, Bacon and the rest of the MUSE integration and commissioning team at Paranal have recorded the MUSE story in a series of blog posts which can be followed here. The team will present the first results from MUSE at the forthcoming 3D2014 workshop at ESO in Garching bei München, Germany.

“A muse is there to inspire. Indeed, MUSE has inspired us for many years and will continue to do so,” says Bacon in a blog post on the first light. “No doubt many astronomers from all over the world will also be charmed by our MUSE.“

Notes

[1] This technique, known as integral field spectroscopy, allows astronomers to simultaneously study the properties of different parts of an object such as a galaxy to see how it is rotating and to measure its mass. It also allows the chemical composition and other physical properties to be determined in different parts of the object. The technique has been used for many years but has now with MUSE reached a leap in sensitivity, efficiency and resolution. one way of describing this, is that MUSE simultaneously combines high-resolution imaging with spectroscopy.

More information

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 15 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is the European partner of a revolutionary astronomical telescope ALMA, the largest astronomical project in existence. ESO is currently planning the 39-metre European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• The MUSE blog
• MUSE instrument page at ESO
• Flyer about 3D spectroscopy at ESO (for scientists)
• 3D2014 workshop at ESO in Garching bei München, Germany, 10-14 March 2014.
• MUSE pages at the Observatoire de Lyon
• A video about MUSE (French, with English subtitles)
• Press release from IAG Göttingen
• Press release from AIP Potsdam

Contacts

Roland Bacon
Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Cell: +33 6 08 09 14 27
Email: rmb@obs.univ-lyon1.fr

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Marcella Carollo
Institute for Astronomy ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tel: +41 44 633 3725
Email: marcella@phys.ethz.ch

Thierry Contini
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)
Toulouse, France
Tel: +33 5 61 33 28 14
Email: Thierry.Contini@irap.omp.eu

Harald Nicklas
Institut für Astrophysik (IAG)
Göttingen, Germany
Tel: +49 551 39 50 -39
Email: nicklas@astro.physik.uni-goettingen.de

Joop Schaye
Leiden Observatory (NOVA)
Leiden, The Netherlands
Cell: +31 (71) 527 8443
Email: schaye@strw.leidenuniv.nl

Lutz Wisotzki
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
Potsdam, Germany
Tel: +49 331 7499 532
Email: lwisotzki@aip.de