[AstroTech/5주] 시험

[AstroTech/5주] 시험

Question 1
What causes a meteor shower?

() The Earth's orbit passes through the orbit of a comet, and the comet strikes the Earth's surface.

(o)The Earth's orbit passes through a stream of debris left by a comet, and most of this debris burns up in the atmosphere.

유성우(Meteor Shower)는 혜성이 지나간 자리에 지구의 공전궤도가 지나면서 혜성이 남긴 찌꺼기가 지구의 대기에 떨어져 불타는 것임. 극히 일부가 지구에 떨어지기도 함

() The Earth's orbit passes through the orbit of a comet, which grazes the atmosphere and bounces off.
() The Earth's orbit passes through a stream of debris left by a comet, and most of this debris strikes the Earth's surface.


Question 2

If a CCD pixel can hold sixteen bits per pixel, and the CCD chip is a square with 1000 pixels on a side, approximately how many bytes can the CCD hold? (Note: we are using the "decimal" definition of megabytes, gigabytes etc, so one kilobyte = 1000 bytes, one megabyte = 1000 kilobytes and so on).

() 1 MB
() 2 KB

(o)2 MB
가로x세로 1,000 픽셀 인 영상의 크기. 픽셀당 2바이트
1000x1000=1Mx2 = 2MB

() 4 MB


Question 3

A modern sky survey will contain around one petabyte of data. How many bytes is this? (Remember we are using the decimal representation of bytes, so that one kilobyte = 1000 bytes, and so on).

() 10^18 bytes
() 10^6 bytes
() 10^12 bytes
() 10^9 bytes
(o)10^15 bytes

10^3 = K
10^6 = M
10^9 = G
10^12=T
10^15=P

Question 4

An astronomer is searching through a catalogue of half a billion objects to identify a small number of targets. She can store the catalogue on her laptop's hard drive. Once the data is transferred from the laptop's hard drive to the CPU, the laptop can process the data to find the targets in less than a second. But, each row of the catalogue has a transfer overhead of 2 milliseconds. She is looking to complete the processing work in 7 days, as she has a deadline to meet. Should she do a brute force search through all the objects?

() No, because the catalogue cannot be read into the CPU completely, and will be read in in chunks.
() Yes, because she will be able to complete the search in less than 7 days, and beat her deadline.
() Yes, because a brute force search is the only way to guarantee that she will find all her targets.
(o) No, because a brute force search will take longer than 7 days to process on her laptop, and she will miss her deadline.

"brute force" 방식의 데이터 베이스 검색은 시간이 많이 걸림. 시간을 줄이기 위해 인덱싱

---> Correct! Half a billion objects taking 2 milliseconds per object would take 1 million seconds, or 11.57 days to process. If she wants to process the data in time to beat her deadline, she will have to consider ways to reduce the number of objects to search. This problem has created a "service economy" in astronomy, where data centres optimise the way data is collected and stored, and save popular queries on large datasets for easy retrieval (much like search engines do for the Internet)


Question 5

In video 4, Catherine described an example of tracking an asteroid as it moves on the sky. Over a 7 day period, it moves an angular distance of half a degree. If we assume the asteroid is orbiting the Sun in a circle, then what is the asteroid's orbital period, and how far away is it from the Sun? (The gravitational constant G=6.67×10?11m3s?2kg?1, the Sun's mass is M=1.99×1030kg, and an astronomical unit is: 1AU=1.496×1011m. There are 3.16×107s in a year)

The orbital period is 14 years, and the asteroid is 5.7 AU away from the Sun.
This puts the asteroid in the vicinity of Jupiter, which orbits the Sun at 5.2 AU. This body could be one of Jupiter's Trojans!


주기:
Period = 360 * 7days / 0.5 = 14 year

Gravitational Force(중력)
F = GMm/r^2

Centrifugal Force(원심력)
F = m*v^2 / r

Speed (속도)
v = (2*Pi*r/P)^2

위의 세개 식을 정리하면,

r^3 = G*M*P^2 / (4*Pi^2)

계산기를 동원하여 풀것

r^3 = 6.67x10^-11 * 1.99x10^30 * (14 * 3.16x10^7)^2 / (4 * 9.86)

[AstroTech/4째주] 시험

[AstroTech/4째주] 시험

Question 1

천체 사진은 아름다움이 다는 아니죠. 아래 사진은 20등성의 밝기를 가진 처녀자리 성단을 청색 필터를 끼우고 사진건판으로 찍은 것을 디지털화 한 것. 망원경은 the UK Schmidt Telescope (image credit: http://www-wfau.roe.ac.uk/sss/index.html)



사진 건판으로 60초간 노출을 주어 찍은 사진인데 이보다 열배 어두운 대상을 담을 수 있는 방법은 무엇인가? 강의 비디오에 제시한 방법을 근거로 답하자.


(o) 사진 건판을 CCD 로 바꾸고 같은 량의 노출을 준다.
-> 강의 동영상에 의하면 CCD 는 약 80% 의 빛을 담을 수 있다. 이에 반해 사진 건판은 1%. 망원경이 동일하고, 노출시간도 동일하면 감지기를 바꿀것

()Use a telescope with a primary mirror which has twice the diameter of the original mirror
()Use the same telescope but integrate for twice as long
()Use a telescope with a primary mirror which has half the diameter of the original mirror

Question 2

하와이에 있는 영국 적외선 망원경(The United Kingdom Infrared Telescope in Hawaii)
(image credit: http://commons.wikimedia.org/wiki/ile:UKIRT_at_sunset_(straightened).jpg)



적외선 우주를 관찰할때 망원경을 사용하는 이유는?


()Infrared detectors reveal light emitted by hotter stars in our Milky Way galaxy
()Infrared detectors are sensitive to light emitted from material entering black holes

(o) 짙은 성간 먼지에 쌓인 별은 적외선으로 봐야한다.
-> 성간먼지들은 가시광을 대부분 차단. 파장이 길 수록 회절이 잘되어 통과된 빛을 볼 수 있음.

(o)우리은하내 낮은 온도의 별을 관측
-> 별에서 복사되는 빛의 파장은 온도가 높을 수록 짧아짐.

Question 3

An infrared photon in the K band has wavelength 2 microns (λ=2×10^-6 m), and an optical photon in the G band has wavelength 500nm (λ=5×10^-7 m). Which of the following is true:

()The IR photon has 4 times the energy of the optical one
()The IR photon has 1/16 the energy of the optical one
()The IR photon has 16 times the energy of the optical one
()Both photons have equal energy
(o)The IR photon has 1/4 the energy of the optical one

광자의 에너지량은 파장에 반비례

E= hc/(Lambda)

Question 4

Galaxies that are far away from us are observed to be more red than nearby galaxies because (pick one option)

()The further away a galaxy is, the further back in time we're seeing it, and hence the younger it is. Young galaxies are made of red stars and so the galaxy appears to be red.
()As light from a distant galaxy travels across the Universe, it slowly loses energy, like a car running out of gas. When the light reaches Earth the lower energy light looks red.
()The Universe is expanding. As light travels towards us across the expanding universe, space expands and stretches the light, so it's wavelength increases and the galaxy looks red.

(o)The Universe is expanding and hence all the galaxies are moving away from us. Their light experiences lots of little Doppler effect shifts as it travels towards us across the expanding Universe. The further away the galaxy is, the more little doppler shifts its light will experience, and the further its light is shifted towards the red.

우주는 빠르게 팽창하고 있음. 멀리 있는 은하일 수록 빠르게 멀어지고 있는 중임.

Question 5

Considering the same two photons from the question 3, and given that the optical one has energy 2.5eV, which one of these statements is true?

()Neither photon would be detected by a silicon photocell, but both would be detected by a MerCadTel photocell

(o)Only the optical photon would be detected by a silicon photocell
-> The optical photon has energy 2.5eV, which is greater than the silicon band-gap of 1.2eV. However, the IR photon has ~0.6eV, which is smaller than the band-gap
전자 빛 감지기용 물질로 사용되는 실리콘의 밴드 갭은 1.2eV 임.

()Both the optical and the IR photon would be detected by a silicon photocell
()Only the IR photon would be detected by a silicon photocell

[AstroTech/4째주] 1. 별빛을 담아내는 기술

[AstroTech/4째주] 1. 별빛을 담아내는 기술

영문 강좌동영상
https://class.coursera.org/astrotech-001/lecture/download.mp4?lecture_id=107

한글자막 동영상



망원경을 만들었으면 이제 관측한 영상을 담아 낼 차례입니다. 이번주는 감지기(detector)에 대한 내용입니다. 반도체 광학 센서를 다룹니다. 천문학 강좌이므로 천체 관측과 과학적 분석을 함께 설명합니다.

천체관측 영상은 과학적 분석을 위한 것 입니다. 현대의 망원경 접안부에 달린 탐지기가 하는 일은

첫째, 대상을 기록하는 것

둘째, 디지털 화 하는 것. 관측 영상은 그 자체로도 아름답지만 과학적 연구를 위해서 숫자화 합니다.

셋째, 빛을 모아 합치는 것. 어두운 대상을 관측하기 위해 장노출을 주는 겁니다. 지구상의 망원경은 대기의 영향으로 장노출을 주기 어렵기 때문에 짧은 노출로 여러장을 찍어 합치기도 합니다. 이런 류의 사진은 아름답긴 하죠. 대기의 영향이 없는 우주 망원경은 장노출을 주어 촬영이 가능합니다. 극히 먼 은하를 찍을 수 있어 대단한 발견을 하기도 합니다.

넷째, 서로 다른 파장의 관측 상을 합쳐 새로운 사실을 알게 됩니다. 눈으로 볼 수 없는 적외선, X 선, 전파의 관측으로 그전에 존재조차 몰랏던 것을 관측할 수 있게 되었습니다.

아래 사진은 허큘리스 A 은하의 전파 관측 자료를 허블 우주망원경의 광학 관측 사진과 합쳐놓은 겁니다.

[ http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/47/image/a/ ]



은하 중심에서 제트 플라즈마가 분출되는 모습인데 영화 "디텍트"에도 나왔던 VLA(Very Large Array)라는 전파 망원경으로 관측 한 겁니다. 영화에서는 외계 생명체 탐구를 위한 신호 포착용으로 활용되고 있더군요.

위의 사진을 보고 천문학자들은 은하 중심에 블랙홀이 있다는 증거라고 주장하고 있답니다. 자주색으로 표현된 분출하는 모습은 전파 망원경으로 관측한 것을 표시한 것으로 실제 색이 아닙니다.

다음은 앞서 봤던 아벨 1698은하단 입니다. X 선 사진과 가시광성 관측 사진을 합쳐 놓은 것이죠. 은하들 사이에 밝게 빛나는 것은 고온의 가스들로 인해 X 선이 방출 된 겁니다. 무려 1천만도에서 1억도 가량된다고 합니다. X 선감지기가 아니었다면 볼 수 없었죠. 이로 인해 암흑물질의 존재를 실제로 밝힐 수 있는 단서가 되었고 은하의 무게를 정확하게 알 수 있게되었답니다.




아래 사진은 허블 우주망원경에서 찍은 아주 먼 은하 사진, Hubble Ultra Deep Field (HUDF)입니다.

[ http://www.spacetelescope.org/images/heic1001a/ ]



아주 어두운 대상을 찍기 위해 허블 우주망원경에서 장노출로 찍은 겁니다. 4일간 연속으로 찍은 것인데 노출 시간은 무려 17만 3천초 랍니다. 왼쪽의 노란 원으로 표시된 희미한 점이 이제껏 밝혀진 그 어느 것보다 멀리 떨어진 은하라고 합니다. 빅뱅이 있은 후 4억에서 8억년 사이에(약 130억년 전)에 생성된 은하라고 하네요. 태고의 빛을 보는 셈이죠.

[ http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Ultra-Deep_Field ]

이런 은하는 원래 적외선을 방출 하는 것이라기보다 적색편이로 인해 적외선이 많이 관측되는 겁니다. 즉, 굉장히 빠른 속도로 멀어지고 있는 것이죠. 멀리 떨어질 수록 빠르게 멀어진다는 우주 팽창에 관한 허블법칙을 실관측으로 밝혀내는 사진이라 하겠습니다.

[ http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%97%88%EB%B8%94%EC%9D%98_%EB%B2%95%EC%B9%99 ]

위 사진이 2003년과 2004년에 찍은 것이니 우리가 우주에 대해 많은 것을 알게된 것은 아주 최근의 일이죠. 과학기술의 발달로 천문학은 가장 많이 변화하는 분야라 할 수 있을 겁니다. 최근 천문학의 변화는 역동적이죠. "대박"은 "천문학" 입니다.

태안 마검포 해수욕장에서 일박

태안 마검포 해수욕장에서 일박

지난 주말에 회사에서 웤숖이라는 명목하에 놀러 갔습니다. 태안의 마검포에서 낚시배를 세내어 바다 낚시를 나간 것이죠. 새벽에 나간다는데 저는 낚시를 별로 않좋아 하는 관계로 늦게 도착하여 낚시 무용담을 들어주는 댓가로 전리품들을 시식할 수 있었죠. 바다에서 잡은 우럭을 회도 쳐먹고 구이도 해먹었습니다. 자연산이라 귀한 것이니 뭐니 하는데 저는 별 차이 없던데 말이죠. 장작불에 궈먹은 우럭은 맛있더군요. 먹고 노느라 사진은 없습니다.

그리고 다들 민박에서 잔다는데 저는 바닷가에 나가 텐트치고 잤습니다. 요즘 밖에나가 노숙하는 재미에 빠져 있습니다. 학창시절 이후 거의 30년만에 해보는 텐트 살이라 감회가 새롭습니다. 모래 밭이 푹신(?)해서 잘 잤네요.

이번에도 QRP니 별자리 보기니 그런거 없습니다. 먹고 노느라... 사진만 달랑 한장 남았네요.

바닷가에서 편안한 의자 펴고 앉아 마시는 커피 한잔이 참 좋았습니다. 이 좋은걸 두고 남은 평생 다시는 책상물림으로 살지 않으리~~~ 라고 다짐 했습니다.

그런데 말입니다....

월요일 출근 했더니 모업체에서 급하다며 뭘 좀 만들어 달랍니다. 이번 분기에 내놓을 신제품이... 몇개라 합니다. 확 짜증이 났지만 참습니다. 내일만 지나면 또 연휴 아니겠습니까? 노숙하러 떠나기로 합니다. 중간에 낀 목요일 하루쯤은 그냥 제끼는 겁니다. 금요일은 순국 선열께 묵념드리고 감사한 마음을 먹기로 합니다.

[이번 주 밤하늘]2014년 5월 30일 부터 6월 7일까지

[이번 주 밤하늘]2014년 5월 30일 부터 6월 7일까지


2014년 5월 30일(금요일)

황혼녘에 서북서 방향을 보면 머리핀 처럼 가는 그믐달이 보일 겁니다. 그 오른편에 금성이 있습니다. 잘 보려면 쌍안경을 동원해야 할 겁니다.

기린자리(camelopardalis) 유성우를 남겼던 혜성 COMET 209P/LINEAR가 조용히 지구 근접점을 지나갔습니다. 약 11등급정도의 밝기로 다소 어두웠군요. 관찰하려면 상당히 큰 망원경이 필요할 겁니다. 관측용 지도는 여기에서 받을 수 있읍니다. (지도에 표기된 시간은 모두 국제 표준시, UTC) 혜성은 빠른 속도로 남쪽을 향해 달리는 중입니다.

2014년 5월 31일(토요일)

황혼녘에 달과 목성과 폴룩스(Pollux, 쌍둥이자리)가 수직으로 나란히 줄지어 있겠습니다. 위의 그림을 참고하세요.

2014년 6월 1일(일요일)

일몰녘에 남쪽하늘에서 화성이 황적색의 빛을 발합니다. 화성에서 약 4도(팔을 뻗혔을 때 손가락 두세개 굵기 정도)위에 3등성인 처녀자리의 감마별(Gamma Virginis)인 포리마(Porrima)를 찾을 수 있을 겁니다. 이별은 사실 빠르게 벌어지는 이중성 입니다. 망원경으로 봐야 간격이 보일텐데 올해는 간격이 2.2 아크초 가략 떨어져 두별 모두 같은 밝기를 보일 겁니다. 십여년 전만 해도 이중성으로 보이지 않았다고 합니다.

2014년 6월 2일(월요일)

여름이 바짝 다가왔지만 황혼녘에는 아직 낮게 뜬 프로씨온(Procyon, 겨울 별자리 작은 개자리의 알파별)을 볼 수 있죠. 목성의 왼쪽 아래 혹은 달의 아래에 머물겁니다. 앞으로 몇달 후면 볼 수 없게 될 겁니다. 별을 볼수 없게 되는 첫날을 "heliacal setting" 이라고 합니다. 반대로 별이 뜨기 시작한 날을 "heliacal rising" 이라고 합니다. 고대에는 별이 더 이상 볼 수 없거나 다시 보게 되는 것으로 계절의 변화와 농경생활의 기점으로 삼았을 겁니다.

2014년 6월 3일(화요일)

초저녁 남서쪽 중간 높이 하늘에 달 위로 레귤러스(Regulus)와 다소 어두운 사자자리 감마별이 보일 겁니다. 이 별을 사자자리 낫(Sickle of Leo)이라고 하는데 서양의 낫 모양을 하고 있습니다.

원래는 사자의 머리 갈기 부분입니다. 사자자리는 레귤러스 같이 워낙 밝은 별을 가지고 있고 매우 특징 적인 모습을 하고 있죠. 봄 밤하늘의 남서 쪽 하늘에서 쉽게 사자자리를 찾을 수 있을 겁니다.

요즘 남서쪽에서 볼 수 있는 별과 별자리 입니다. 실제 보이는 별과 별지도를 맞춰 보기 쉽지 않죠. 별 지도에는 사실 너무 많은 별이 표시되어 있는데 실제 보는 하늘은 사뭇다르게 보입니다.

첫째는 하늘의 규모가 다르고 둘째는 구름, 안개 같은 자연조건에 따라 보이는 별이 제한적이기 때문입니다. 별 지도에는 모든 별이 표시되어 있습니다. 하지만 자연 조건에 따라 같은 밝기 등급의 별이라도 어떤 별은 보이고 어떤 별은 안보이기도 합니다.

아래 그림은 요즘 남서쪽 하늘에서 찾아볼 수 있는 별과 별자리 입니다. 크게 확대해서 보세요. 동그라미 친 별은 어지간 한 하늘이면 누게에게나 보일 만한 별이죠. 밤 10시경 서쪽 하늘에서 사자자리를 찾아보세요. 그리고 고개를 천정으로 확 쳐들어 북두칠성을 보세요. 이렇게 별자리 한 두개 찾다보면 규모와 밝기 차이에 익숙해질 겁니다.

2014년 6월 4일(수요일)

달의 오른쪽 위에서 레귤러스와 사자자리의 낫모양 별무리를 관찰해 봅니다.

2014년 6월 5일(목요일)

목요일 밤(이렇게 말하면 보통 밤 9~10시경)에는 새로뜬 반달이 사자자리의 뒷다리 아래까지 뜨겠습니다.

"카시오페아(Cassiopeia)"는 "춥다(Cold)!"는 뜻이 담겨있죠. 늦가을이나 겨울의 대표적인 별자리이기 때문인가 봅니다. 하지만 따뜻한 6월에도 낮게 뜬 이 별자리를 볼 수 있죠. 어두워지면(보통 밤 8~9시) 북쪽 하늘 낮게 똑바로 선 W 자를 볼 수 있습니다. 고위도 지방으로 강 수록 W 자가 좀더 높이 뜰 겁니다.

2014년 6월 6일(금요일)

6월 내내 큰 국자(Big Dipper, 큰곰자리의 일부 별무리)는 북서쪽 하늘에 손잡이를 높이걸고 늘어뜨려질 겁니다. 손잡이의 중간에 미자르(Mizar) 가 있고 바로 그 옆에 알코르(Alcor)가 있는데 이 두 별을 구분 할 수 있다면 눈이 좋은 겁니다.

미자르는 2.2등성, 알코르는 4등성쯤 되며 약 12 아크분가량 떨어져 있죠. 옛날에 이 두 별을 구분하여 볼 수 있는지 여부로 시력을 측정했다고 합니다.

[참조: http://en.wikipedia.org/wiki/Mizar_and_Alcor ]


2014년 6월 7일(토요일)

볼록하게 차오르는 달이 화성의 아래에서 빛나겠습니다. 그 옆에 스파이카(Spica)를 찾아보세요.