유클리드의 첫 이미지들

• ESA의 Euclid 우주망원경이 첫 풀컬러 이미지를 공개하며, 넓은 하늘을 한 번에 선명하게 찍어 우주 최대 규모의 3D 지도를 만들 준비가 됐음을 보여줌
• 향후 6년 동안 최대 100억 광년 거리의 수십억 개 은하를 관측해, 암흑물질과 암흑에너지가 보이는 우주에 남긴 흔적을 추적함
• 공개된 5개 이미지는 Perseus 은하단, IC 342, NGC 6822, NGC 6397, Horsehead Nebula를 포함하며 밝은 별과 희미한 배경 은하를 모두 높은 선명도로 담음
• Perseus 은하단 이미지는 소속 은하 1000개와 배경 은하 10만 개 이상을 포착했고, 일부 희미한 은하는 빛이 지구에 도달하는 데 100억 년이 걸릴 만큼 멀리 있음
• Euclid는 2024년 초 정규 과학 관측을 시작할 예정이며, 6년 동안 하늘의 3분의 1을 조사하고 데이터를 매년 Astronomy Science Archives로 공개함

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Euclid가 보여준 첫 관측 성능

• ESA의 Euclid는 첫 풀컬러 우주 이미지를 공개함
• 이전까지 어떤 망원경도 이렇게 넓은 하늘 영역을 대상으로, 먼 우주까지 보면서 이 정도로 선명한 천문 이미지를 만들 수 없었음
• 이번 5개 이미지는 Euclid가 지금까지 가장 광범위한 우주 3D 지도를 만들 준비가 됐음을 보여줌
• 한 번의 관측으로 넓은 영역의 가시광선·적외선 이미지를 매우 선명하게 생성하는 능력이 Euclid의 강점임
• 밝은 별부터 희미한 은하까지 함께 담고, 먼 은하를 확대해도 선명도를 유지함

암흑물질과 암흑에너지 추적

• Euclid의 임무는 암흑물질과 암흑에너지가 현재 우주의 모습을 어떻게 만들었는지 조사하는 것임
• 우주의 95%는 이런 ‘어두운’ 구성요소로 이뤄진 것으로 보이지만, 보이는 물체의 모습과 운동에 매우 미세한 변화만 일으켜 정체를 이해하기 어려움
• 암흑물질은 은하들을 끌어당기고, 보이는 물질만으로 설명할 수 있는 것보다 더 빠르게 회전하게 함
• 암흑에너지는 우주의 가속 팽창을 이끌고 있음
• 향후 6년 동안 최대 100억 광년 거리의 수십억 개 은하의 형태, 거리, 운동을 관측해 보이는 우주에 남은 ‘어두운’ 영향을 드러낼 계획임

첫 이미지 5개의 관측 대상

• Perseus 은하단

  • Euclid’s view of the Perseus cluster of galaxies는 Perseus 은하단 소속 은하 1000개와 더 먼 배경 은하 10만 개 이상을 담음
  • 많은 희미한 은하는 이전에 보이지 않았고, 일부는 빛이 지구에 도달하는 데 100억 년이 걸릴 만큼 멀리 있음
  • Perseus는 지구에서 약 2억 4000만 광년 떨어진, 우주에서 알려진 가장 거대한 구조 중 하나임
  • 은하단의 분포와 형태를 지도화하면 암흑물질이 현재 보이는 우주를 어떻게 형성했는지 더 알 수 있음
  • 천문학자들은 Perseus 같은 은하단이 우주에 암흑물질이 있을 때만 형성될 수 있음을 보였음

• Spiral galaxy IC 342

  • Euclid’s view of spiral galaxy IC 342는 ‘Hidden Galaxy’라는 별명으로도 알려진 IC 342 또는 Caldwell 5를 담음
  • Euclid는 적외선 관측으로 우리 은하와 닮은 이 은하의 별들에 관한 중요한 정보를 이미 드러냄

• Irregular galaxy NGC 6822

  • Euclid’s view of irregular galaxy NGC 6822는 Euclid가 처음 관측한 불규칙 왜소은하 NGC 6822를 보여줌
  • 초기 우주의 대부분 은하는 정돈된 나선은하가 아니라 작고 불규칙한 형태였음
  • 이런 은하는 우리 은하 같은 더 큰 은하의 구성 요소이며, NGC 6822는 지구에서 약 160만 광년 떨어져 있음

• Globular cluster NGC 6397

  • Euclid’s view of globular cluster NGC 6397는 구상성단 NGC 6397을 담음
  • NGC 6397은 지구에서 약 7800광년 떨어진, 두 번째로 가까운 구상성단임
  • 구상성단은 중력으로 묶인 수십만 개 별의 집합임
  • 현재 Euclid 외에는 구상성단 전체를 한 번에 관측하면서 성단 안의 많은 별을 구분할 수 있는 망원경이 없음
  • 이 희미한 별들은 우리 은하의 역사와 암흑물질의 위치를 알려줌

• Horsehead Nebula

  • Euclid’s view of the Horsehead Nebula는 오리온자리에 속한 Horsehead Nebula를 넓고 상세하게 보여줌
  • Horsehead Nebula는 Barnard 33으로도 알려져 있음
  • 과학자들은 이 항성 탄생 영역에서 이전에 보이지 않았던 희미한 목성질량 행성, 젊은 갈색왜성, 어린 별을 찾을 수 있기를 기대함

앞으로 나올 과학 성과

• 첫 이미지는 Euclid의 망원경과 기기가 매우 잘 작동하고 있음을 보여줌
• 천문학자들은 Euclid로 우주의 물질 분포와 가장 큰 규모에서의 진화를 연구할 수 있음
• 넓은 하늘 영역을 이런 품질로 여러 차례 관측하면 우주의 어둡고 숨겨진 부분을 볼 수 있음
• 각 이미지는 가까운 우주에 대한 새로운 정보를 많이 담고 있음
• Euclid Consortium 과학자들은 앞으로 몇 달 동안 이 이미지들을 분석하고, Euclid의 과학 목표와 기기 성능에 관한 논문들과 함께 Astronomy & Astrophysics에 일련의 과학 논문을 발표할 예정임
• Euclid 이미지는 암흑물질과 암흑에너지를 넘어, 개별 별과 은하의 물리에 대한 정보도 제공함

정규 관측과 데이터 공개

• Euclid는 2023년 7월 1일 17:12 CEST에 미국 플로리다 Cape Canaveral Space Force Station에서 SpaceX Falcon 9 로켓으로 발사돼 Sun-Earth Lagrange point 2로 향함
• 발사 후 몇 달 동안 과학자와 엔지니어들은 Euclid의 과학 기기를 강도 높게 테스트하고 보정함
• 현재 팀은 2024년 초 정규 과학 관측 시작 전 우주선의 마지막 미세 조정을 진행 중임
• 6년 동안 전례 없는 정확도와 감도로 하늘의 3분의 1을 조사할 예정임
• 임무가 진행되면 Euclid 데이터는 매년 공개되며, 스페인 ESA European Space Astronomy Centre가 호스팅하는 Astronomy Science Archives를 통해 전 세계 과학계가 이용할 수 있음

임무 구성

• Euclid는 ESA가 구축하고 운영하는 유럽 임무이며 NASA가 기여함
• Euclid Consortium은 13개 유럽 국가, 미국, 캐나다, 일본의 300개 기관 소속 과학자 2000명 이상으로 구성됨
• 이 컨소시엄은 과학 기기 제공과 과학 데이터 분석을 담당함
• ESA는 위성과 서비스 모듈 건설의 주계약자로 Thales Alenia Space를 선정함
• Airbus Defence and Space는 망원경을 포함한 페이로드 모듈 개발을 맡음
• NASA는 Near-Infrared Spectrometer and Photometer, NISP의 검출기를 제공함
• Euclid는 ESA의 Cosmic Vision Programme에 속한 중형 임무임

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• “이 그림은 Euclid의 VIS 장비에 달린 36개 검출기가 동시에 기록한 하늘 이미지 위에 달 이미지를 겹쳐 보여준다”
  https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/11/Euclid_s_w...
  눌러볼 만함

  • 집에 있는 광시야 망원경으로 달을 찍으면 비슷한 시야각이 나오지만, 이 정도 촬영 능력은 없음
    가격표에 0 몇 개와 쉼표 몇 개가 더 붙으면 도움이 될 것 같음
  • 구 하나에는 약 41,000제곱도가 있으니, Euclid의 0.7°x0.7° 노출로 하늘 전체를 찍으려면 대략 82,000장이 필요함
    계획은 그중 3분의 1 정도를 촬영하는 것임
  • 아주 멋짐. 우주에 얼마나 많은 것들이 있는지 어느 정도 감각적으로 보여주는 몇 안 되는 이미지 중 하나임

• Euclid가 Webb보다 어떤 장점이 있는지 궁금함
  그리고 Webb과 다른 것들이 있는 라그랑주점은 이제 좀 붐비는 편인가?

  • 어느 쪽이 더 낫다기보다 목적이 다르게 설계된 것임
    Euclid는 암흑물질 연구를 위한 탐사 망원경이라, 전 방향 하늘 지도를 만들 수 있도록 넓은 시야각을 가짐. JWST는 초기 우주 조사에 더 초점을 맞추며, 더 큰 주거울로 더 많은 빛을 모으고 그 밖의 기능도 많음
    Euclid는 주거울이 훨씬 작고, 분광 능력도 JWST에 비해 제한적임. 같은 장식 기능이 다 필요하지 않기 때문임. Webb만큼 먼 적외선 영역도 잘 관측하지 못함
    대신 넓은 시야각과 충분한 광도 색상·분광 해상도를 갖춰, 암흑물질 연구에 필요한 은하의 모양·위치·적색편이를 측정하는 본래 임무에는 적합함
  • Euclid는 탐사 망원경이라 2027년쯤 발사될 수도 있는 Nancy Grace Roman 망원경에 더 가까움
    https://www.nasa.gov/missions/roman-space-telescope/nasas-ro...
    또 내년에 지상 기반 하늘 탐사 망원경인 Vera Rubin Observatory도 예정되어 있음. 이 망원경은 엄청난 양의 데이터를 만들고, 하늘의 물체가 시간에 따라 밝기나 위치를 바꾸었는지 데이터 처리로 감지한 뒤 과학자나 관심 있는 사람에게 알림을 보내는 점이 흥미로움
    https://www.lsst.org/
  • JWST는 적외선만 관측하고 시야각이 좁음
    Euclid는 광각이고 가시광선과 적외선 기능을 모두 갖춤
  • Euclid에는 가시광 촬영기와 근적외선 분광기·광도계가 있음. Webb은 전부 적외선임
    그래서 같은 구조나 물체를 관측하더라도 임무가 겹치지 않음
    그리고 우주는 매우 큼. L2 궤도는 거대하고 탐사선은 그에 비하면 아주 작아서, 어떤 의미에서도 거의 붐빈다고 보기 어려움
  • 평판 스캐너가 폴라로이드 카메라보다 어떤 장점이 있냐고 묻는 것과 비슷함. 둘 다 빛을 포착하지만 광학계와 목적이 다름
    이전 댓글을 붙여 넣으면: https://news.ycombinator.com/item?id=36558940
    Euclid는 심우주 탐사 우주망원경임. 많은 우주망원경처럼 지상 망원경이 접근할 수 없는 적외선 대역까지 보려고 차갑게(-140C) 운용되도록 설계됨. 하늘 탐사용 장비라 Webb보다 시야각이 넓어서, 0.5제곱도 대 0.0025제곱도임
    ESA의 Gaia 천체측정 우주망원경의 후속격이기도 함. Gaia는 전 하늘을 겉보기등급 20, 320–1000 nm 빛으로 조사했고, Euclid는 은하수가 가리지 않는 하늘 15,000제곱도를 겉보기등급 24.5, 550-2000 nm 빛으로 살펴봄. 더 어둡고 더 적색편이된 물체를 보는 것임. 재미있는 점은 Gaia와 Euclid 모두 광학 벤치와 거울을 포함해 대부분이 탄화규소로 만들어졌고, 이는 ESA의 특기처럼 됨
    또 다른 비교로, 첫 Sloan 하늘 탐사는 Euclid보다 훨씬 큰 2.5m 지상 망원경을 써서 5년 동안 8,000제곱도를 겉보기등급 22.2, 893 nm까지만 촬영했음. 역시 Euclid는 더 어둡고 더 적색편이된 물체를 볼 수 있음
    이번 보도 사진들은 성운이나 가까운 은하처럼 크고 흥미로운 물체들임. 그런데 재미있게도 Euclid의 임무에서는 이런 것들이 장애물임. 실제로 포착해야 하는 배경의 희미한 얼룩들을 가로막고 있기 때문임. 찍으려는 산 앞을 구름이 지나가는 것과 비슷함. 이들을 촬영하려면 1,000광년 떨어진 곳에 다른 망원경을 보내거나, 태양이 은하수 궤도를 따라 이동해 그것들이 비켜날 때까지 수천 년 더 기다려야 함
    안정성 때문에 우주선은 L2의 중심에 가만히 있는 것이 아니라 그 주변을 공전함. JWST 궤도 도식은 여기 있음: https://i.stack.imgur.com/sBH2i.png 긴 축 길이가 160만 km인 휘어진 타원으로, 달 궤도보다 상당히 큼. 그 궤도에 망원경 300만 개를 올려도 각각 1km씩 떨어져 있을 수 있음

• 처음엔 “이 이미지 잡음이 너무 심한데”라고 하려 했는데, 점들이 사실 전부 별이라니 놀라움

  • 별이 아니라 은하들임

• Perseus 은하단 이미지는 언제 봐도 압도적임. 지구는 거대한 나선은하 안의 한 태양계에 있는 작은 점일 뿐이고, 이 한 장의 이미지 안에도 수십 개의 은하가 있음
  “큰 숫자를 쓰지 않고 우주를 말하기는 어렵다. 나는 Cosmos TV 시리즈에서 ‘billion’을 여러 번 말했다. 그 시리즈는 매우 많은 사람들이 봤다. 하지만 나는 ‘billions and billions’라고 말한 적은 없다. 우선 너무 부정확하다. ‘billions and billions’가 몇십억인가? 몇십억? 200억? 1,000억? ‘Billions and billions’는 꽤 모호하다. 우리가 시리즈를 재구성하고 업데이트할 때 확인해 봤고, 역시 나는 그런 말을 한 적이 없었다.”
  ― Carl Sagan, Billions & Billions: Thoughts on Life & Death at the Brink of the Millennium

  • 그 반복 농담은 “우리는 billions and billions 입방킬로미터의 별 물질을 지나 여행할 겁니다”였음
  • 누군가 “billions of billions”라고 한 말을 잘못 인용했을 수도 있음

• 이런 데이터셋으로 참여할 수 있는 시민과학 같은 게 있을까? Euclid의 Perseus 은하단 뷰를 확대해 보니 꽤 이상한 것들이 보임 :-)

  • 인기 있는 시민과학 방식은 wget/curl로 모든 이미지를 내려받고 한데 겹치는 고전적인 해커 스크립트를 짜는 것임
    모든 이미지를 정렬하고 나면 혜성만 움직이는 물체로 남기 때문에, 이런 방식으로 많은 혜성이 발견됨. 꼭 혜성일 필요는 없고, 소행성이나 Planet X도 이렇게 찾을 수 있음. 조사 중 점의 방향이나 속도가 바뀌면 외계인일 수도 있음!!!!
    재미있는 점은 어떤 그룹이 망원경 시간을 배정받으면 보통 특정 목적이 있어서, 이미지는 처음에 그 목적에 맞춰 연구된다는 것임. 원래 의도를 넘어선 보물이 그 이미지 안에 더 있을 수 있고, 더 오래 들여다보거나 다른 이미지·컬렉션과 합쳐야 드러날 수도 있음
    관심사에 따라 같은 천체를 찍은 상상 가능한 모든 망원경의 이미지를 찾아 재미있는 작업을 할 수도 있고, 한 망원경의 시간순 이미지를 찾아 무언가를 드러낼 수도 있음
  • 혹시 이걸 말하는 건가?
    https://news.ycombinator.com/item?id=38177815

• “천문학자들은 Perseus 같은 은하단이 우주에 암흑물질이 있을 때만 형성될 수 있음을 보였다.”
  Euclid에 대해 어떻게 생각하는지 말해줄 MOND 쪽 사람이 있나? 잘 알 만큼 배경지식은 없지만, 여기서 MOND 추측 읽는 건 항상 재미있음

• …가장 작은 점조차도 거대함…

  • “배경에 있는, 놓치기 쉬운 길쭉하게 빛나는 저 많은 것들? 전부 각각의 은하입니다”라는 발상은 평생 이해하지 못할 것 같음
    Perseus 은하단에는 수천 개의 은하가 있음. 그 사진 속 작은 것 하나하나가 이해할 수 없을 만큼 큼

• Euclid의 명시된 목적, 즉 “암흑물질과 암흑에너지가 오늘날 우주의 모습을 어떻게 만들었는지 조사한다”와 여기 이미지가 어떻게 연결되는지 잘 모르겠음
  여기 제시된 데이터가 데이터 안에 없는 암흑물질·암흑에너지 조사에 어떻게 도움이 되는 건가?

  • Euclid 웹사이트에는 괜찮은 해설이 있음. 예를 들어 https://www.euclid-ec.org/public/core-science에서는 두 가지 방법을 말함
    가시광 장비로 약한 중력렌즈 효과를 이용함. 이 장비는 적외선 장비보다 해상도가 높아서 은하의 모양을 매우 정밀하게 측정하고, 암흑물질과 직접 관측 가능한 일반 물질에 의한 약한 렌즈 효과가 만드는 모양 왜곡을 통계적으로 연구할 수 있음
    근적외선 장비로는 은하 군집화를 이용해 은하까지의 거리를 적색편이로 계산하고, 은하의 3차원 분포를 지도화해 시뮬레이션 등과 비교할 수 있음. 이 페이지에는 여러 탐사와 시뮬레이션을 보여주는 좋은 그림도 있음: https://www.euclid-ec.org/euclid-core-science
    블로그에도 더 많은 정보가 있음: https://www.euclid-ec.org/blog
    여기 이미지들은 단순히 첫빛 이미지임. 말머리성운이나 구상성단이 Euclid의 핵심 과학 임무에 포함된다고 보기는 어려움. 실제 핵심 과학을 하려면 앞으로 몇 년 동안 더 많은 이미지와 스펙트럼을 촬영해야 하고, 훨씬 더 많은 데이터가 필요함
  • 이것들은 첫 시연 이미지임. Euclid는 출발이 험난했지만 이제 사용할 준비가 됨

• 보라색 점들은 왜 이렇게 많은 거고, 왜 전부 같은 크기인가?

  • 이미지 설명에서 고스트라고 부른 것을 말하는 건가?

    Euclid 특수 광학계의 또 다른 흔적은 흐릿한 파란색의 아주 희미하고 작은 둥근 영역이 몇 개 보인다는 점이다. 이는 복잡한 광학계에서 나타나는 정상적인 인공물로, 이른바 ‘광학 고스트’다. 데이터 분석 중 쉽게 식별할 수 있으며 과학 목표에는 아무 문제를 일으키지 않는다

  • https://twitter.com/akira_doe/status/1721886699863834770

• 이쯤 되면 저 밖에 다른 문명이 있는 게 맞지 않나? 항성계가 너무 많아서 우리가 유일하다고 보기 어려움

  • 암석 행성에 갇힌 탄소 기반 유기체만 보기보다, 그런 관점 밖에서 생명이 어떤 모습일 수 있는지가 더 흥미로움
    예를 들어 인간의 신경 자극에 해당하는 것이 빈 우주를 가로질러 몇 분이나 며칠씩 걸리는, 행성 간 규모 생명체나 볼츠만 두뇌 비슷한 것은 어떨까?
    암흑물질 기반 생명은 어떨까? 암흑물질이 우주의 95%를 이룬다면, 암흑물질 기반의 완전히 다른 물리·생명·기술이 있을 수 있지 않을까. 지적인 암흑물질 존재들이 이상하게 진동하는 전기장과 자기장과 상호작용하는 우주의 신비한 5%를 두고 추측하고 있을 수도 있음
    가능성이 낮다는 건 알고, 표본 크기가 n=1인 이상 유기 생명체에 대해서만 확신할 수 있으며 비슷한 생명을 찾는 것이 최선이라는 것도 앎. 그래도 수천 년, 혹은 수백만 년 뒤 다른 종류의 생명을 발견하면, 생명은 가능한 모든 방식으로 존재한다는 게 모두에게 당연해지고 탄소만이 자기복제하고 생각할 수 있다고 믿은 21세기 사람들을 비웃게 될 거라고 상상하는 게 좋음
  • 매혹적인 생각이지만, 생명이 생길 확률을 모르는 한 이 질문에는 답이 없음. 우리가 아는 것은 0뿐임
  • 개인적으로는 지구 밖 생명은 100% 있다고 봄
    지적 생명? 아마도 있음. 생명이 있다면 어떤 비율로든 생겨날 것임
    양쪽이 올바른 지점을 바라보면 이론적으로 서로 통신할 수 있을 만큼 우주 탐사를 숙달한 지적 생명? 그건 덜 확신함. 표본 크기 1로는 말할 수 없음
    여행이 여러 세대 걸리지 않고 실제 물리적 접촉을 할 만큼 가까운 우주비행 가능 문명? 가능성은 낮음
  • 우리가 꽤 초기 문명 중 하나일 가능성도 있음. 우리가 아는 우주는 꽤 새롭고, 지구는 그 전체 수명 중 상당한 기간 존재해 왔으며, 지구가 뭉쳐지려면 먼저 무거운 원소들이 만들어져야 했음
    결국 우주는 목적을 가진 물질로 가득 차게 될 것으로 예상됨
  • 아니면 Elon이 예전에 말했듯 생명이 그만큼 특별한 것일 수도 있음. 그래도 누군가 행성이나 은하에서 생명을 찾는 일에 대한 베이즈 분석을 해줬으면 좋겠음. 말로 꺼내면 꽤 이상하게 들리지만, 우리는 사실상 무한을 들여다보고 있음
    그래서 그렇다, 생명은 저 밖에 있을 것임. 하지만 그 “밖”이 아주아주 멀 수도 있음. 수백만 광년 떨어져 있을지도 모름. 다시 말해 수십억 개 은하와 각 은하의 수십억 개 별이 있는 우주에서도 생명이 그리 흔하지 않을 가능성이 큼. H/He가 아닌 원소를 만나는 것 자체가 보통 발견일 것 같고, 주기율표에서 더 뒤쪽인 우리 같은 생명에 필요한 원소라면 더더욱 그럴 것 같음
    물론 우리가 모르는 것이 너무 많음. 암흑물질도 그렇고, 반양성자/반전자/반중성자/* 같은 것도 있음. 어쩌면 반탄소 같은 반물질 기반 생명이 있을 수도 있음. 우리가 그들과 마주치면 좋지는 않을 것임. 탄소 기반 몸과 반탄소 기반 몸이 접촉하면 붕괴하면서 엄청난 에너지를 방출할 테니까