NRAO 2014년 9월 뉴스 팁

 

1.    ALMA가 유기분자의 연결확장 양상을 발견하다.

 

 

Credits: MPIfR/A. Weiß (background image), University of Cologne/M. Koerber (molecular models), MPIfR/A. Belloche (montage).l     

표 1> 이 그래픽은 우리 은하 중심부의 먼지와 분자들의 모습을 담고 있다.

         배경의 사진은 860마이크로미터 주파수로 잡아낸  APEX망원경과 플랑크 우주 천문대의 사진을 합성한 것으로 먼지의 복사양상을 보여주고 있다.

         이성질체의 일반 프로필 시아나이드( (n-C3H7CN, 우측)와 직접적으로 연결되어 있을 뿐 아니라 탄소 기초 골격체와 연결되어 있는 유기분자

         이소-프로필 시아나이드 (i-C3H7CN, 좌측)가 모두 ALMA에 의하여 관측되었으며, 관측지역은 우리은하의 중심  사지타리우스 A* 로부터

         약 300광년 떨어진 별생성지역인 사지타리우스 B2 지역이다.

      과학자들이 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, 이하 ALMA)을 이용하여
      성간 우주공간에 도사리고 있는 유기분자의 희미한 신호를 발견해냈다. 
      

      이소-프로필 시아나이드(i-C3H7CN)라고 알려져 있는 이 분자는 이미 우주공간에 광범위하게 분포하고 있는 것으로 알려져 있는 이성질체 분자이다. 
      이번 발견의 핵심적인 차이는 이번에 발견된 분자가 '조합체'를 유지하고 있어 탄소의 근간이 되는 분자상태라는 점에 있다. 
      

      과학자들에 따르면 이러한 사실이 매우 중요한데, 이는 성간 매질 상에 조합상태의 탄소 사슬 분자가 풍부하게 존재하고 있을 것이라는 점을 말해주기

      때문이다. 
      

      이번에 탐지된  이성질체 버전의 분자는 일반적인 물체의 반을 차지하고 있을만큼 풍부하게 존재하는 분자이다. 
      

      코넬 대학의 천문학자 로빈 게로드(Robin Garrod)의 설명은 다음과 같다.
      "이소-프로필 시아나이드가 대단히 풍부하게 존재한다는 사실은 성간 매질에서 결합체 상태의 분자가 예외적인 경우가 아니라
       사실 일반적인 경우에 해당한다는 점을 보여주는 것입니다."
      

      이 분자들이 어떻게 형성되었는가에 대한 모델은 이들의 성간 먼지 알갱이의 내부와 표피부 모두에서 만들어지고 있다는 점을 말해주고 있다. 
      이소-프로필 시아나이드가 이와 같이 생성된다는 점은 분자가 몸집을 불려나가는데 있어  반드시 필요한 탄소의 특정 '기능'을 보여주는 것이다.  
      

     독일 막스플랑크 라디오천문 연구소의 아나우드 벨로쉬(Arnaud Belloche)의 설명은 다음과 같다.
      "이러한 유형의 분자 생성은 유사한 환경에서 단백질 이전 단계의 분자체인 아미노산의 존재에 대한 징조가 됩니다.
       이 조합 구조는 아미노산의 핵심적인 구조이기도 하며 유성에서 발견되는 아미노산에서도 발견되는 구조로서 

       대부분의 이성질체들은 이러한 조합구조로서 존재한답니다."
      
      
      이번 연구 결과는 사이언스 저널에 개재되었다.

 

 

2. VLA가 행성 형성이 진행중인 원시행성 원반의 세부 구조를 밝혀내다. 

 

 

Credit: Osorio et al., NRAO/AUI/NSF

표2> HD 169142 라는 별 주위를 둘러싼 먼지 원반을 7mm 파장으로 담아낸 이 사진은 VLA에 의해 촬영된 것으로 

        원시 행성 후보 천체의 위치가 + 로 표시되어 있다.

        상단 우측의 네모 박스에서 보여주는 것은 동일한 스케일로 바라본 것으로 먼지원반의 동공부 안쪽에서 밝은 적외선을 뿜어내는 천체가

        VLT 3.8마이크론 파장으로 촬영되었다.

 

 

      천문학자들이 칼 G. 얀스키 초대형 배열(the Karl G. Jansky Very Large Array, 이하 VLA)을 이용하여 갓 태어난 별 주위를 둘러싼 먼지 원반의 구조를

      그려냈으며 이곳에서 새로운 행성의 형성이 진행중일 것으로 보이는 한 쌍의 간극을 밝혀냈다. 
      
 

      스페인 안달루시아 천체물리연구소의 마이라 오소리오(Mayra Osorio)는 이번 관측을 통해 행성의 형성이 진행중인 초기 단계의 모습을
      볼 수 있었다고 말했다. 
      
      
      국제 연구팀이 연구 대상으로 삼은 별은 HD 169142로 등재되어 있는 500광년 거리의 젊은 별이다. 
      

      연구팀은 VLA를 이용하여 별 주변의 먼지 알갱이를 탐지하여 이를 제대로 분석할 수 있도록 해 주는 7mm 파장, 42-48 GHz 진폭의 라디오파로
      이 별을 관측하였다. 
      
       
      이곳에서 연구원들은 태양과 지구 거리의 240배에 달하는 먼지 원반을 발견하였다. 
      

      이 원반은 두 개의 간극을 가지고 있었다.
      안쪽 간극은 태양-금성 정도 거리로부터 태양-해왕성 정도 거리까지의 영역에 존재하고 있었으며
      다른 하나는 태양-플루토 정도의 거리에서 지구-태양 거리의 67배 범위의 영역에 존재하고 있었다. 
      

      오소리오는 이 먼지들이 밀리미터 정도크기에서부터 센티미터 정도 크기까지 존재하고 있었으며 이는 행성 형성에 필요한 조건이라고 말했다. 
      

      과학자들에 따르면 이 원반상의 간극은 갓 생성된 행성이 먼지들을 쓸어내면서

      그 공전궤도 상에서 먼지를 끌어모은 결과로 생성되었을 가능성이 있다고 한다. 
      

      사실 라디오파 관측을 수행한 오소리오를 포함한 다섯명의 연구원들로 구성된 또다른 국제협력팀은 적외선 관측을 통해 안쪽 간극에 존재하는 천체를

      보고하기도 했다. 
      

      한편 오소리오의 라디오 전파 팀은 바깥쪽 간극에 존재하는 천체를 발견했는데,
      이는 여전히 행성의 형성이 진행중인 또 하나의 천체 주위를 먼지 원반이 둘러싸고 있을 가능성을 말해주는 것이다. 
      

      오소리오의 설명은 다음과 같다.
      "이 행성계는 상대적으로 우리와 가까운 곳에 위치하며 원반이 우리 지구를 향해 전면을 보이고 있기 때문에
       별 주위에서 행성이 어떻게 형성되는지를 보다 세세히 연구할 수 있는 기회를 제공하는 훌륭한 대상이라 할 수 있습니다."
      

      이번 발견 결과는 아스트로피지컬 저널에 개재되었다.

 

 

3. 새로운 라디오파 합성기의 특허 획득      

 

     NRAO 기술진과 과학자들이 새로운 주파수 합성기 기술로 특허를 획득했다. 
     이 기계는 라디오파 망원경에 접목되어 천문학자들로하여금 우주공간에서 매우 특이하지만 그 신호가 매우 약한 주파수를 찾아내는데 도움을 줄 것이다.  
      
      
     천문학자들이 우주에서 날아오는 희미한 신호를 분석하고 연구하기 위해서 우선적으로 필요한 것은 대상 신호대역을 선택하는 것이다. 

     이 주파수 합성기는 강력한 라디오파 바로 옆에서 희미하게 들리는 다른 라디오 방송국의 신호처럼 원치하는 신호를 제거하는 작용을 한다.  
    
     이 새로운 기계는 국립전파 천문대의 초대형 기선 배열(Very Long Baseline Array, 이하 VLBA)만을 위해 특별히 고안된 것이며 
     이전에 동일한 기능을 수행하는 기계들보다 훨씬 미세한 한계내에서 극도의 유연한 조정능력을 제공하게 된다.        
      
     이 기기는 이미 한계 이상의 주파수 조정 분해능을 제공했으며(이것은 종종 'synthesizer step size'라고 언급되곤 한다.)
     간단한 세팅 변경을 통해 다양한 방법으로 특정 주파수에 도달할 수 있다. 
     이를 통해 이 기술이 접목되지 않았다면 발생할 수밖에 없는 원치 않는 신호를 경감시키게 된다. 
      
     조정해상도와 유연성이 강화된 이러한 새로운 기술은 VLBA와 함께 새로운 과학적 성과가 발휘될 수 있도록 해 줄 것이다. 
     또한 이 기술을 통해 우주를 극도의 고해상도로 연구하고자 하는 전세계의 모든 전파 천문 연구소와 협력하고 있는 VLBA의 관측 능력 역시 향상될 것이다. 
      
     이 특허는 Associated Universities, Inc., 에 발부되었으며 지적재산권은 공동 개발자인 리차드 스콧(Richard Scott), 월터 브리스킨(Walter Brisken), 
     로버트 롱(Robert Long)에게 있다. 
     

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2014년 9월 25일자 
         https://public.nrao.edu/news/tip-sheets/sept-2014-tip-sheet

 

 

 

원문>

September 25, 2014

NRAO Media Tip Sheet September 2014:

Science, engineering, and technology milestones

Topics in this issue:

1.    ALMA Finds that Organic Molecules are Branching Out: A new organic molecule with a “branched” structure was found by ALMA, offering greater hope that amino acids may one day be detected in interstellar space.

2.    VLA Reveals Details of Still-Forming Planetary System: VLA mapped the structure of a disk of dust surrounding a young star, revealing a pair of gaps in the disk where new planets are likely forming.

3.    New NRAO Patent for Radio Synthesizer: New frequency synthesizer helps astronomers "tune in" to the cosmos. 
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1.    ALMA Finds that Organic Molecules are Branching Out: Researchers using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) have teased out the faint signal of a new organic molecule lurking in interstellar space. The molecule, known as iso-propyl cyanide (i-C3H7CN), is a variant (isomer) of a molecule already known to be quite prevalent in space. The key difference between the two is that the carbon backbone upon which the newly detected molecule is built is "branched." This distinction is very significant, according to the researchers, because it suggests that branched carbon-chain molecules may be fairly abundant in the interstellar medium. In this case, the "iso" version of the molecule is almost half as abundant as the normal form. "The enormous abundance of iso-propyl cyanide suggests that branched molecules may in fact be the rule, rather than the exception, in the interstellar medium," says Robin Garrod, an astrochemist at Cornell University. Models of how these molecules form suggest they are produced either within or on thin veneers of ice that coat interstellar dust grains. Creating iso-propyl cyanide in such a way appears to require the addition of certain "functional" groups of carbon to the growing molecule. "This type of molecular manufacturing bodes well for the presence of amino acids -- a precursor of proteins -- in similar environments," said Arnaud Belloche with the Max-Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany. “A branched structure is a key characteristic of amino acids and among the amino acids found in meteorites, the most abundant isomers are the branched ones,” Belloche added. The results are published in the journal Science.

2.    VLA Reveals Details of Still-Forming Planetary System: Astronomers using the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) have mapped the structure of a disk of dust surrounding a young star, revealing a pair of gaps in the disk where new planets are likely forming. "We're looking at the very early stages of planetary formation in this system," said Mayra Osorio, of the Astrophysical Institute of Andalucía (IAA-CSIC) in Spain. The international team of scientists studied a young star designated HD 169142, nearly 500 light-years from Earth. They used the VLA to observe the star at radio frequencies of 42-48 GHz, or wavelengths of about 7 mm, a technique well-suited to detecting grains of dust surrounding the star. What they found was that the star is surrounded by a dusty disk with a radius about 240 times the Earth-Sun distance. The disk has two gaps -- an inner gap ranging from just less than the Sun-Venus distance out to just under the Sun-Neptune distance, and another ranging from roughly the Sun-Pluto distance out to 67 times the Earth-Sun distance. "The dust in this system appears to have formed millimeter-to-centimeter-sized grains, which is a prerequisite for planet formation," Osorio said. The gaps in the disk, the scientists said, are most likely caused by young planets sweeping up and accumulating the dust along their orbital paths. In fact, another team of astronomers, including Osorio and five others who did the radio observations, observed infrared light and announced finding a companion to the star within the inner gap. Osorio's radio team has found an object within the outer gap that they suggest may be a dusty disk surrounding a second, still-forming planet. "This system is relatively nearby and its disk is seen nearly face-on from Earth, so it provides an excellent opportunity for further, detailed study of how planets form around young stars," Osorio said. The scientists reported their findings in the Astrophysical Journal Letters.

3.    New NRAO Patent for Radio Synthesizer: A team of NRAO engineers and scientists has been granted a patent (#8,779,814)  for a new class of frequency synthesizer – a device that is integrated into radio telescopes to help astronomers tune-in to very specific, but very weak signals from space. Before astronomers can study and analyze faint celestial signals, they first must choose the signals of interest; a frequency synthesizer does just that while mitigating the unwanted signals -- much like listening to a faint radio station that is right next to a strong station. The new device, which was designed specifically for the NRAO’s Very Long Baseline Array (VLBA), offers extremely flexible tuning with fewer limitations than previous designs. It has almost limitless output frequency tuning resolution (often referred to as synthesizer step size) and can achieve any particular frequency in multiple ways by simply changing the settings. This avoids combinations that might otherwise generate unwanted responses that degrade the signal. The new synthesizer's much improved tuning resolution and flexibility will allow new science to be performed with the VLBA. It also will increase the ability of the VLBA to cooperate with radio astronomy institutions around the world for extremely high-resolution studies of the cosmos. The patent was issued to Associated Universities, Inc., and credits co-inventors Richard Scott, Walter Brisken, and Robert Long.

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

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