과학기술의 특징은 한 분야의 발전이 다른 분야의 급속한 발전을 가져온다는 것입니다. IT 기술 역시 물리학과 같은 다른 분야의 영향을 받아서 발전했지만, 다시 IT 기술의 발전이 과학의 전 분야에 큰 영향을 미치면서 발전속도를 끌어올리고 있습니다. 천문학 역시 여기서 빠질 수 없는 사례일 것입니다.
미국 캘리포니아주의 건조 지대인 오웬스 밸리(Owens Valley)엔 거대한 전파 망원경들이 존재합니다. 여기에 새롭게 설치된 오웬스 밸리 장파 어레이 Owens Valley Long Wavelength Array (OV-LWA)는 이제까지 유래가 없는 속도로 하늘 전체의 전파 신호를 수집할 수 있다고 합니다.
이 전파 망원경이 하루에 수집하는 데이터의 양은 무려 25 테라바이트에 달합니다. 과거 같으면 상상할 수 없는 거대한 용량이지만, IT 기술의 혁신 덕에 이제 우리는 막대한 데이터를 수집, 저장, 처리할 수 있게 되었습니다.
참고로 이 전파 망원경 프로젝트는 캘리포니아 공대는 물론 하버드 대학, 뉴 멕시코 대학, 버지니아 공대, 해군 연구소, 나사의 JPL 등이 참여한 공동 프로젝트입니다.
(야간에 촬영한 OV-LWA. A night-time shot of some of the antennas of the OV-LWA with the center of our galaxy in the background. Credit: Gregg Hallinan/Caltech )
(드론으로 촬영한 OV-LWA의 항공 사진. This aerial movie, taken by a quadcopter, features the densely packed (256 antennas) 200-meter core of the Owens Valley LWA. Thirty-two additional antennas extend out to a much larger area with a diameter of 1700 meters. The all-sky radio movies shown on this page use only the core antennas, yielding a resolution of about 1 degree on the sky. With the full array, movies with 10 times better resolution are possible. Credit: Stephen Bourke/Caltech and the LWA team )
OV-LWA는 100미터 너비의 독특하게 생긴 전파 망원경 안테나로 구성되어 있습니다. 이 전파 망원경 한 개의 감도는 아레시보에 설치된 305m 지름의 전파 망원경보다 더 민감합니다. 이런 전파 망원경 안테나 250개 이상이 축구장 넓이 450배의 면적에 흩어져 있는 것이 바로 OV-LWA 입니다. 현대 거대 과학의 한 단면을 느끼게 만드는 거대한 규모입니다.
(전파 망원경으로 본 하늘(왼쪽)과 가시광 영역에서 본 하늘(오른쪽) These videos show the sky as seen looking straight up at radio (left) and optical (right) wavelengths. The radio movie covers 24 hours of observation with the Owens Valley LWA. Each frame is a 9-second integration with the telescope, but only every tenth image is included. The optical movie was made using an all-sky camera at Palomar Observatory and only covers nighttime. Note that the radio sky is completely distinct to that visible at optical wavelengths. Credit: Stephen Bourke/Caltech and the LWA team)
이 전파 망원경이 생성하는 거대한 자료를 처리하기 위해서 미 국립 과학 재단에서 지원을 받은 Large-Aperture Experiment to Detect the Dark Ages (LEDA) 슈퍼컴퓨터가 사용됩니다. 이 컴퓨터는 GPU를 이용하는 슈퍼컴퓨터입니다. 이를 통해서 한꺼번에 모든 안테나의 데이터가 실시간으로 처리되고 모니터링됩니다. 그리고 이 데이터는 캘리포니아 공대의 All-Sky Transient Monitor (ASTM)나 JPL의 컴퓨터 클러스터로 전송됩니다.
이 거대한 전파 망원경과 슈퍼컴퓨터를 이용해서 보려는 것은 우리 우주의 초기 모습과 그 우주가 진화해온 모습입니다. 우주 초기에는 가시광선 영역이나 혹은 적외선 영역의 전자기파도 통과하기가 어려웠습니다. 그 시절 우주에 존재했던 긴 파장의 전자기파는 사실 매우 관측이 어려운데, 우리 은하에서 나오는 비슷한 파장의 전자기파의 강도가 몇 백만배나 강하기 때문입니다. (참고로 하늘 전체를 관측하는 이유도 이 초기 전자기파가 우주 어디에나 흔적이 남아있기 때문입니다. 따라서 목표나 방향을 지정할 필요가 없습니다)
이 연구의 리더인 그레그 할리난 캘리포니아 공대 교수(Gregg Hallinan, an assistant professor of astronomy at Caltech and OV-LWA's principal investigator)는 이렇게 미약한 우주 초기의 신호를 잡아내는 일이 매우 큰 도전이 될 것이라고 언급했습니다. 반대로 말하면 이렇게 미약한 신호를 구분하기 위해서 이렇게 거대한 전파 망원경이 필요했다고 할 수도 있을 것입니다.
그런데 당연한 이야기지만 하늘 전체를 관측하다보니 본래 목표가 아니더라도 모든 현상을 동시에 관측할 수 있다는 것이 OV-LWA의 강점입니다. 태양 플레어나 유성우, 심지어 근처를 지나가는 항공기의 움직임까지 관측이 가능합니다. 앞으로 이 전파 망원경 데이터를 이용해서 많은 연구들이 쏟아져나올 것으로 기대되는 이유입니다.
(OV-LWA로 관찰한 유성우. 신호 잡음은 근처의 TV 신호 송출 때문. A movie covering a single hour of radio observations with the OV-LWA. The flaring of the sun is clearly visible. Thanks to a passive radar of sorts, the OV-LWA can easily detect meteors. Radio interference from distant television transmitters bounces off the ionized trail produced by a meteor and is detected by the OV-LWA. In a similar way, the OV-LWA can see every airplane that passes overhead; these appear as sources zipping by in the movie. Credit: Stephen Bourke/Caltech and the LWA team)
앞으로 이 거대한 전파 망원경을 통한 여러 가지 흥미로운 소식들이 나오기를 기대해봅니다.
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