대중천문학개론

대중천문학개론

13강 천문연구에 대중의 참여

대중의 천문연구 참여

대중주도 연구

관측

The Galaxy Zoo Forum The Galaxy Zoo Forum

Lightcurve analysis on Plane Hunters Talk Lightcurve analysis on

Plane Hunters Talk

1) 소행성과 혜성발견과 특징파악 2) 장기간 행성모니터링

3) 태양계행성들의 충돌 4) 외계행성의 통과 및 미시중력 렌즈관측

5) 변광성모니터링, AAVSO 6) Webt망원경

7) 외계 Transients 8) Deep Sky관측 9) Passive Observing 10) IAU Public Outreach 1) 소행성과 혜성발견과 특징파악 2) 장기간 행성모니터링

3) 태양계행성들의 충돌 4) 외계행성의 통과 및 미시중력 렌즈관측

5) 변광성모니터링, AAVSO 6) Webt망원경

7) 외계 Transients 8) Deep Sky관측 9) Passive Observing 10) IAU Public Outreach

Galaxy Zoo:

Quench Galaxy Zoo:

Quench

육안분류

천문분류 천문분류

분류분석

분류분석 다른학문분야

적용 다른학문분야

적용

자료 모델링

1) Milky Way Project 2) modeling Lens Candidates

3) Galaxy Zoo: Mergers 4) Protein Modeling 5) Online Data Challenges 1) Milky Way Project 2) modeling Lens Candidates

3) Galaxy Zoo: Mergers 4) Protein Modeling 5) Online Data Challenges

Citizen Science in Astronomy

• 항성천문학, 외부은하천문학과 태양천문학분야의 연구에 대중들 이 참여

• 최근에 새롭게 대두되고 있다

• 인터넷의 발달로 가능하게 됨

• 급속히 진화하고 있는 분야

자원자 들은 다양한 방법으로 천문연구에 기여하고 있다

• 새로운 관측을 하고 분석

• 영상과 광도곡선상에서의 특징들을 육안으로 분류

• 천문 데이터베이스를 이용하여 모델을 연구

• 새로운 과학적 의문들을 제시

• 전문 천문학자들과 아마추어천문학자사이의 밀접한 공동연구

• 대형천문대들 또는 기계학습방법으로는 쉽게 채워질 수 없는 과학 적 풍부함을 제공

Citizen Science in Astronomy

Citizen science:

과학연구에 참여하는데 대한 대가를 받지않지만 과학연구에 지적인 기여를 하는 대중들의 학문활동

전문가들과 아마추어천문가들의 협력의 최초:

• 헬리가 영국중심부에서 일어나는 일식을 관측하자제안(1715)

• 이후로 아마추어 천문학자들의 기여가 오랜 전통으로 자리잡음

• 웹기반 공동연구가 새로운 기회를 제공하고 정보교환을 가속

• 대중의 과학연구참여가 기하급수적으로 증가

1. 아마추어 천문가 들의 관측참여

좋은 장비를 구축한 아마추어관측공동체들이 많이 있다

아마추어 천문가들의 관측이 필요한 분야가 많이 있다:

• 소행성과 혜성의 발견과 특징파악

• 장기적인 행성모니터링

• 태양계 시스템들의 충돌

• 외계행성들의 통과관측및 미시중력렌즈 관측

• 변광성 모니터링: AAVSO

• The Whole Earth Blazar Telescope

• Extragalactic Transients:Supervae and GRB’s

• Passive Observing

• 디지털기술과 자료공유및 통신기술의 발달로 인해 지난 20년간 아 마추어천문가들의 영역이 넓어졌다

• 천문대들은 하늘의 일부, 특별한 천체 또는 몇몇 천문학적 문제들 을 해결하기 위한 관측시간을 위해 사용되고 있다

1) 소행성과 혜성발견과 특징파악

항성들을 배경으로 움직이는 작은 태양계 천체들이 간단한 CCD장비로 관측될 수 있다

아마추어 천문가들은 하늘의 특정영역에 익숙해져있기때문에 새로운 특징들을 쉽게 발견해낸다:

• 새로운 천체의 위치를 기존 목록에서 찾아본다

• 목록에 없으면 IAU Minor Planet Center에 보고한다

• 계속되는 관측으로 천체의 발견이 확인되면 임시로 천체이름명명

• 천문학자들의 연구가 필요할때 기본자료로 활용

• NEAs (지구근접천체)

• 화성과 목성사이의 소행성대에 있는 소행성들

• 혜성

대부분의 새로운 혜성의 발견은 자동 전천관측탐사에서 이루어지 지만 상당수의 발견들은 소형망원경을 이용한 아마추어천문가들의 관측을 통해 이루어진다

http://www.minorplanetcenter.net

2016년 1월 4일 현재

http://cometcampaign.org/comet-siding-spring

C/2013A혜성이 화성에 2014년 근접할 때를 추적관측하기 위한 국제 네트워크

소행성대에서 관측가능한 혜성코마 물질을 찾아내는 데 아마추어천문가들이 기여

소행성대에 있는 혜성들의 발견은 소행성과 혜성의 차이를 불분명하게 한다

소행성대에 있는 혜성들은 근일점에서 휘발성물질을 활발하게 분출하는 소행성들처 럼 보인다

T3 Project: 로마대학과 아마추어천문가들의 협력연구

2005년에 시작하여 8개이상의 소행성대에 있는 혜성을 발견

• 혜성의 성질과 다양성에 대한 새로운 관점을 제기

• 우리태양계의 동역학적인 성질과 진화적인 성질에 대한 정보제공

슈메이커 레비 9 혜성도 아마추어천문가 Levy와 공동발견한 고전적인 예

• 아마추어 관측자들이 전세계적으로 골고루 퍼져있다

• Long-baseline관측이 가능하다

우리태양계에 잇는 새로운 소형 천체들의 발견에 크게 기여할 것이다

2) 장기간 행성 모니터링

행성 대기는 크고, 밝고, 다양한 색을 지니고 있으며 그모습도 매일밤 달라지기 때문에 아마추어 천문가들의 관심을 끌고 있다

아마추어 천문가들의 장기간 행성대기관측:

• 구름운동

• 대기 풍에 의해 전달되면서 생기는 파동과 폭풍의 움직임

대기의 모습을 형성하는 물리 와 화학적 과정들에 대한 정보를 제공

아마추어천문가들이 찍은 고 선명도 행성영상들

http://www.pvol.ehu.es/pvol/

Planetary Virtual Observatory and Laboratory

아마추어 천문가들이 관측한 자료들을 업로드

• 분출하는 기둥에서 나오는 바람의 속도를 측정

• 큰 소용돌이이 세기와 변화를 연구

• Belt/zone구조의 순환을 연구

카시니 우주망원경 천문학자들과 아마추어 천문가들의 협력연구

• 카시니 우주망원경이 발견한 전파방출과 토성원반에 보이는 안시 구름구조의 상호연관성을 파악

• 카시니 카메라로 그 지역을 추적관측하는 연구를 가능하게 함

http://www.britastro.org/jupiter 목성의 겉보기 모습에 대한 아마추어 전문가들 팀:

• 목성의 띠구조의 변화

• 새로운 난류구조 출현

• 목성기후현상

• 장기간 기후변화 모니터링

내 행성계의 장기간 모니터링:

• 금성대기의 super-rotation연구

• 금성 고위도지역에서 나오는 이상한 자외선 흡수체 연구

• Venus Express mission을 지원하기위한 Venus Groun-Based Image Active Archive

• the International Society of Mars Observers (ISMO9),

• the British Astronomical Association (BAA)

• and the International Mars Watch program

여러 행성들을 근적외선 필터를 이용해서 수십분 노출하여 관측:

• 대기가 띠 구조를 이루면서 별개의 구름형태를 띠고 있음을 발견

3) 태양계 천체들의 충돌

행성 천체들의 비디오 모니터링을 통해 이들 천체의 표면에서 예상치 않은 짧게 끝나는 이벤트들이 관측

예:

• 목성의 남극주변에 충돌흔적 발견(2009년 호주 아마추어천문가가 처음 발견)

• 충돌흔적을 만들어내는 소행성 충돌관측을 위한 국제적인 관측캠 패인이 시작

3개의 플레쉬가 관측되어, 광도곡선으로 목성과 충돌했던 천체의 크기와 주기를 결정 (2013)

2009년 7월 19일 Anthony Wesley의 목성촬영

(a) 목성대기의 검은 충돌흔적(Anthony Wesley, July 19th 2009 (Sanchez-Lavega et al.

2010).

(b) 작은 유성체의 진화 (빨강색 파장에서 2010년 6월 3일 Wesley가 촬영) (c) 파랑색파장에서의 진화 (Christopher Go가 촬영, Hueso et al. (2010).

행성촬영을 통한 운석충돌현상을 찾기위한 소프트웨어 개발

http://www.pvol.ehu.es/software 아마추어관측자들이 개발하여 공유하고 있다

4) 외계행성의 통과 및 미시중력렌즈 관측

전문 천문학자들의 전천탐사에 의해 얻어진 발견에 반응하여 천체들의 광도곡선을 완성시키는데 큰 기여를 하고 있다

외계행성 통과관측의 예:

거대행성이 모행성을 통과할때 1%의 광량감소를 측정해야 함

Mousis et al. (2014): 3가지 방법을 제안

1) Ephemeris를 더 정확하게 알기위해 알려진 통과관측을 반복적으 로 관측

2) 통과시간 변화를 찾는 관측 (추가적인 행성의 존재여부 확인가능) 3) 알려진 행성계에서 미확인 통과를 찾아냄 (HD 80606b가 2009년에

30cm망원경으로 발견)기를 결정 (2013)

미시중력렌즈관측의 예:

• 행성에게 미시중력렌즈효과가 나타나 주변 별이 상당히 밝아지는 현상이 관측

• 추가적인 통과가 일어날 때 외계행성 미시중력렌즈 현상이 수일 동 안 지속되어 아주 자주 모니터링관측을 해야 한다 (작은 망원경들의 국제적인 네트워크 관측이 필요)

• OGLE 전천탐사와 MOA전천탐사에서 많은 중력렌즈현상이 관측되었 고 추적관측을 위해 PLANET네트워크가 구축됨

• RECON프로젝트: 아마추어 천문가들로 구성된 관측네트워크로서 콰 이퍼벨트 천체들의 크기를 측정하기 위해 관측 중

• 한국천문연의 KMTNet(Korean Microlensing Telescope Network) 이 남아공,호주,칠레에 설치되어 가동 중이다

http://ogle.astrouw.edu.pl/

http://www.phys.canterbury.ac.nz/moa

http://www.astronomy.ohio-state.edu/~microfun

http://kmtnet.kasi.re.kr/kmtnet-eng/

http://planet.iap.fr

5) 변광성 모니터링, AAVSO

The American Association of

The American Association of Variable Star Observers (AAVSO):

• 전세계의 변광성 모니터링에 관심있는 아마추어들을 지원

• 지난 5년동안 백만건이 넘는 관측을 하여 데이터베이스 화

• 측광관측에 필요한 훈련자료와 성표등을 공개하면서 자원관측자들을 지원

• the General Catalog of Variable Stars (GCVS) 보다 더 방대한 변광성 목록을 제공

• 광도곡선과 주기결정을 위한 자료분석패키지도 제공

• the NSF-funded AAVSO Photometric All-Sky Survey (APASS)와 협업 중

• 모든 위치에 있는 변광성들의 연속적인 광도곡선을 제공

• 항성변광연구에 아주 집중적으로 활용되고 있는 자료제공

• 다른 파장의 우주관측과 동시관측수행(AAVSO-HST프로그램)

• 변광성 종족연구를 위한 long base line 자료 제공

http://www.aavso.org

http://www.aavso.org/apass

AAVSO와 Citzen Sky프로젝트: epsilon Aurigae쌍성계의 식관측 모티터링 캠 페인 2009-2011

• 쌍성계에서 차페하고 있는 원반의 간섭계영상 분석을 위한 계획

• 관측을 하고 자료를 분석하고 논문 도 쓰는데 대중이 참여하였다 (Stencel 2012)

http://www.aavso.org/jaavso-v40n2

Results from AAVSO Data (DO Dra)

published in A&A (2008)

k o i k i, =t-t,

t

6) The Whole Earth Blazar Telescope AAVSO

The American Association of Blazar:

• 초밀집 퀘이사

• 활동하는 거대 타원은하의 중심에 있을것으로 예상되는 거대질량의 블 랙홀

• 우주에서 가장 에너지를 많이내는 현상

• 외부은하천문학에서 아주 중요한 역할

• 활동하는 은하핵을 지니고 있는 큰 은하군의 구성원

• 1978년 Spiegel에 의해 명명됨: OVV 퀘이사와 BL Lac천체의 성질들이 합쳐져있는것으로 보여지기 때문에

The Whole Earth Blazar Telescope:

• 광학천문대와 전파천문대에서 40명이 넘는 아마추어와 전문 천문학 자들이 blazar를 꾸준히 모니터링하는 목적으로 조직

• 최근에 GASP 장주기 모니터링 프로그램일환으로 Fermi와 AGILE우주 망원경의 지원을 받아 추진되고 있다

• 1998년이후 50여편이 넘는 연구논문이 유명저널에 발표되고 있다

http://www.to.astro.it/blazars/webt/

7) Extragalactic Transients: Supernovae and GRBs

초신성의 발견과 초창기 특징규명:

• 1980년부터 아마추어들이 가까이 있는 초신성 찾기연구에 큰 기여 (예:

Evans라는 아마추어는 Type 1B의 모형인 SN1983N과 SN1984L뿐만 아 니라 42개의 초신성을 발견)

• 2010년부터 150-180SNs/year의 비율로 발견되고 있다(전체 초신성의 10%정도)

• 전문가들은 숫자에 연연하지 않지만 아마추어들은 아주 중요시하고 있 다 (the Puckett Observatory World Supernova Search에서는 26명의 아마추어들이 15-20SNs/year의 비율로 초신성을 발견하고 있다)

• 이메일과 웹사이트들을 통해 발견들을 IAU와 Astronomical Telegrams 에 직접 보고하고 있다

• 발견된 초신성에 대한 22편의 논문들이 발표됨

GRB와 관련된 Optical transients:

• 빠르게 반응할 수 있는 아마추어천문가들이 처음 발견 ((Oksanen et al. 2008))

• Gamma-ray Burst Coordinate Network에 결과들이 보고됨

http://www.cometwatch.com/supernovasearch/discoveries.html

http://gcn.gsfc.nasa.gov/

8) Deep sky 관측

The American Association of

Deep sky 관측에 아마추어들이 기여할 수 있는 잇점:

1) Time availability

• 유성의 빈도나 blazar의 미세변광을 결정하려면 분단위의 짧은 시간 의관측이 필요하지만, 거대행성의 점진적인 진화나 주기적으로 변하 는 항성변광은 수십년단위로 일어난다.

• 아마추어 천문가들은 언제든지 오랫동안 관측에 임할 수 있다 2) flexibility

• 새로운 현상이 발견될때마다 아마추어들은 그들의 관측이 과학적인 가치가 있든없든 상관없이 그 현상을 포착하려 한다

• 이런 반응은 거의 순간적으로일어나며 인터넷의 발달로 지구전체로 퍼지게 된다

3) contextual

• 전문가들은 아주 다른 파장영역에서 좁은 파장영역에 초점을 맞추거 나 또는 영상이 아닌 분광기를 사용하기도 한다

• 어떤 경우는 아마추어들에 의한 거의 동시에 관측된 광대역 광학영 상이 관심이 있는 현상에 추가적으로 유용한 정보를 제공해주기도 한다

9) Passive Observing

원래는 천문학과 관계없는 온라인 네트워크를 통해 연결된 아주 거대한 관 측 커뮤니티를 사용하는 방법:

• 아마추어들은 아주 방대하고 유용한 자료를 제공하지만, 일반인들이 하 늘의 영상을 찍고 그 자료를 과학적 분석이 가능하도록 만들수 있는 좋 은 기기들을 사용하기도 한다

• 최근에 2개의 전문가들이 구성한 프로젝트가 이런 passive observing community를 유용하게 만든바 있다

• Holms 혜성의 궤도를 재구성하기 위한 초기자료로서 Flickr웹사이트에 서 공유된 사진들에서 스크랩한 2000개 이상의 영상들을 사용하였다

• 이 혜성은 2007년에 출현한동안 육안으로 관측될정도로 밝았기에 일반 인들이 수많은 사진들을 찍어 웹사이트에 올려놓았다

• L&H는 자동 화상 등록 소프트웨어 astrometry.net를 이용하여 많은 영 상들을 자동으로 보정할 수 있었다

• 결과는 JPL Horizons system에서 얻어진 궤도와 아주 비슷했다

• 사진을 찍은 사람들이 과학연구에 직접 참여하고 있지는 않았지만, 막강 한 보정 소프트웨어를 방대한 대중들이 제공하는 영상자료들과 조합하 는 것의 잠재성은 아주 높다

• 대중의“무의식적인”과학에 참여는 천문분야 뿐만 아니라 더 다양한 학문분야에 까지 중요한 역할을 할 수 있다 (예: 통계적인 표본모델이 개 발되면, Flickr같은 사이트에 보내준 야생동물 사진들을 이용한 생태계 연구가 수행될 수 있을 것이다)

astrometry.net

(2) Chelyabinsk 운석충돌 (2013):

• 2013년 2월 운석분화구와 충격파의 비디오 영상들은 주로 자동 보안카메 라에 의해 우연히 찍힌 것들임에도 불구하고 그 운석의 출처와 유성체를 과학적으로 연구하는데 기본정보를 제공하였다

• 이들 영상으로 재구성한 궤적은 지상에서 잔해를 가지고 운석을 복원할 수 있게 해주었다

• International Meteor Organisation(IMO)의 관측들을 공유하여 전 지구 에 퍼져서 능동적으로 유성을 관측하는 아마추어들에 의해 유성이 떨어지 는 비율과 운석충돌 통계가 제공되기는 하지만 유성의 수동관측은 그런 능동관측과는 또 다른 의미가 있다

• 새로운 유성우 발견은 트위터 (priv.comm.)에 문자메시지 서버에서 검색 함을 통해 검증된다

• 대부분의 사람들이 밤하늘을 찍을때 스스로 과학에 기여하지 않는다고생 각하지만, 이런 프로젝트들은 대중의 천문연구에 참여하는 벽이 얼마나 낮아질수 있는지를 보여준다

http://www.imo.net

목표:

아마추어 천문학자들과 대중 천문 공동체들 에게 정보를 제공해주는것을 지원하고 국제 적인 네트워크를 구성해주어서 대중이 우리 우주에 대한 정보를 쉽게 접하게 해주는 것

10) IAU Public Outreach

globeatnight-network.org

http://nameexoworlds.iau.org/

2. 아마추어 천문가 들의 육안분류

아주 방대한 천문 데이터베이스에서 제공하는 영상과 광도곡선을 검토하 여 그 특징들을 서술하고 특징을 찾아내는데 대중들이 기여 할 수 있다

• 기계학습이나 컴퓨터 시각기술이 상당히 발전해왔음에도 불구하 고 자료의 육안 검토는 천문학의 아주 중요한 분야이다 (육안으로 패턴을 인식하는 대단한 인간의 능력의 잇점)

• 90년대에는 천문데이터베이스의 규모가 그런 시간을 투자한 검증 을 불가능하게 하였지만, 인터넷의 발전은 수많은 대중들이

“crowd-soured”자료분석의 형태로 협업할 수 있게 만들었다

1) Crowed-sourced Classification in Astronomy

Stardust@home.

자원자들이 할 일:

• Stardust mission에서 Wild-2혜성에서 오는 표본영상들을 스캔

• 우리 태양계 밖에서 오는 물질들의 표본들을 동정하기 위한 노력 으로 먼지입자를 찾는다(겉보기에 매력없는 작업)

• 2만명 이상의 자원자들이 참여하여 더 자세한 연구를 위해 에어로 졸에서 오는 성분을 제거

• 성간 먼지로 보이는 7개 후보자들 중 2개가 분석되어 논문으로 발 표됨 (Westphal et al. 2014).

Stardust@home의 장기적으로 볼 때 중요한 시사점:

1) 영상에서 성간입자들을 찾은것같은 별로인것같은 일들에 그렇게 많은 자원자들이 참여해서 연구를 하였다

2) 적당한 웹사이트를 디자인하고 잘 검증한다면 아주 값진 결과들이 도출될 수 있다

http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/

Galaxy morphology with Galaxy Zoo

Galaxy Zoo:

• 지금까지 가장 활발한 대중참여 프로젝트

• 은하들의 형태학적인 분류의 중요성에 기반하여 개발

• 은하형태학은 색, 항성형성역사,동력학, 밀집도등과 밀접하게 관계 되어 있지만 정확하게 알려지지 않고 있다 (더 잘 분해된 영상에는 더 많은 정보가 들어있다)

SDSS같은 대형 프로젝트를 통한 운하의 자동분류작업::

• 색, 등급, 크기등의 입력변수에 따라 달라진다

• 일반적인 경향을 띄지 않는 은하들이 있다

• Expert classification이 불가능한 경우들이 많다

수만개의 은하들은 육안으로 분류되었다(Schawinski et al. (2007), Nair & Abraham, 2010):

Galaxy morphology with Galaxy Zoo

Galaxy Zoo:

• 2007년에 Lintott에 의해 시작

• 80만개 이상의 SDSS은하들의 분류를 시작

• 6개 옵션: clockwise, anti clockwise and edge-on spirals, ellipticals, mergers and \star/don't know

• 팽대부가 얼마나 뚜렷한가?라는 옵션을 최근 버전에 추가

• GEMS, GOODS, COSMOS, CANDELS를 포함하여 허블우주망원경 전천 탐사로 얻어진 은하들에 비슷한 작업을 수행중이다

• 현재 수십만명의 대중들이 참여하고 있다

결과:

• 전문가들이 얻은 결과와 아주 잘 일치

• 적색 나선은하의 연구와 나선팔의 자전연구까지 가능해지고 있다

• Fortson et al.(2012), Willett et al. (2013)에 자세하게 보고

Galaxy Zoo 2로부터임으로 선 택된 5000명의 자원자들의 노 력의 분포:

각 사각형의 면적은 단일 사용 자의 분류를 나타낸다.. 색은 임의로 칠해졌다. 열정적이고 새로운 자원자 들을 위한 설계 가 얼마나 중요한지 보여준다.

• 몇몇 프로젝트 결과들은 주로 사용하는 분류기술과 상관없이 참여자 들에 의해 우연히 얻어진 결과들이다!

http://www.galaxyzoo.org

Surfaces of solar system bodies: Moon Zoo, Moonwatch

NASA Clickworkers:

• 자원자들에게 화선의 표면에있는 분화구의 동정을 의뢰한 가장 오 래된 천문학적 crowd-sourcing 프로젝트

• 초기에, 실제적인 학문적 가치있는 결과를 얻어내는데 실패

• 최근에 달, 수성, 화성과 Vesta소행성을 보고 중요한 분류를 시도 하도록 유도하고 있다

• 예비결과들은 가능성을 보여주고 있지만, 행성천문학계에서 사용 할 수 있도록 데이터베이스가 구축되고 있는 중이다

the Cosmoquest Moon Mappers project 를 통한 첫번 째 논문이 발 표 (Robbins et al. 2014)

http://www.nasaclickworkers.com/

Tracking Features in Giant Planet Atmospheres: WinJUPOS

JUPOS:

• 행성대기의 겉보기 모습을 모니터링하기 위한 아마추어천문가들 의 전세계 네트워크

• WinJPOS소프트웨어도 아마추어에 의해 개발(Hahn): 목성이나 토 성의 빠른 자전을 보정하기위해 여러장의 영상들을 한꺼번에 보면 서 위도-경도좌표계에 다시 표현하게 해준다

• 대기에서 보이는 현상들의 정확한 위치가 “point-and-click”으 로 결정되어진다

목성의 대류지도완성

• 제트흐름에 의해 형성된 작은 규모의 대류구조에서부터 거대한 소 용돌이까지에 이르는 현상들의 위치를 측정

• 목성대기층내에서 동역학적 상호작용

• 이런 영역의 제트들이 오랫동안 안정되게 유지함을 보여줌

• 나중에 우주탐사선의 관측시에 추적관측을 준비하는데 도움 Juno 탐사:

• 2016년에 목성에 도달하여 근접촬영을 할 계획이다

• JUPOS같은 아마추어 과학자들의 역할이 얼마나 중요한지 보여줌

http://jupos.privat.t-online.de

Time domain astronomy: Supernova Zoo and Planet Hunters

• 빅데이터의 특징: volume, velocity, variety

• Time domain astronomy 프로젝트: 엄청난 양, 높은 속도, 복잡한 데이터들을 즉시검토하는 일에 대중의 도움이 필요

• Supernova Zoo 와 Planet Hunters가 대표적인 최근의 대형프로 젝트

초신성이나 소행성같은 일시적으로 빛을 내는 천체들은 자동 관측 루 틴으로 발견되어질수 있지만, 추적관측을 위한 후보를 선정하는 과정에 서는 육안검토가 필요하다

Using existing tools: Near Earth Asteroid precovery and RAD@home

Spanish Virtual Observatory(SVO의 온라인 분류 프로젝트

• SDSS의 데이터베이스를 이용하여 NEA의 궤도를 더 정확하게 계산

• 3000명 이상의 대중들이 팜여하여 움직이는 천체를 표시하고 알려 진 NEA수를 6%나 증가시켰다

• 알라딘 VO science user interface를 사용하여 결과들을 Minor Planet Circular에 보고

RAD@home

• a zero-funded, zero-infrastructure, human-resource network"

using free web services and public astronomical data archives

• 페이스북 그룹을 형성하여 GMRT TGSS 서베이자료에서 전파가 강하 게 나오는 AGN의 모 은하인 질량이 큰 나선은하를 형태학적으로 분 류 (Hota et al. 2011)

http://aladin.u-strasbg.fr

https://www.facebook.com/groups/RADathome

On-site/HQ computers will run near real-time image processing and discovery routines (MODP). For each mover candidate, a stamp animation with a report file is created and forwarded for visual confirmation.

MODP phase 1: s emi-automatic detection and report

이동천체검출작업

MODP Phase 1 results, an array of thumbnail animated gif for mover candidates will be posted on the web right after data processing for visual confirmation. It is anticipated to be done by passionate, diligent, and skilled volunteers.

MODP phase 2: eyeball inspection by volunteers

European Space Agency

Report to IAU MPC:

Minor Planet Electrical Circular

M.P.E.C. 2014-A02 Issued 2014 Jan. 2, 13:08 UT The Minor Planet Electronic Circulars contain information on unusual

minor planets and routine data on comets. They are published on behalf of Commission 20 of the International Astronomical Union by the

Minor Planet Center, Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, MA 02138, U.S.A.

Prepared using the Tamkin Foundation Computer Network MPC@CFA.HARVARD.EDU

URL http://www.minorplanetcenter.net/ ISSN 1523-6714 2014 AA

Observations:

K14A00A* C2014 01 01.26257 05 32 35.55 +13 59 45.0 19.1 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.26896 05 32 28.89 +13 59 36.7 18.8 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.28176 05 32 15.27 +13 59 16.4 18.9 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.30701 05 31 47.92 +13 58 21.1 19.0 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.30828 05 31 46.54 +13 58 17.9 19.0 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.30955 05 31 45.15 +13 58 14.6 19.1 VqEA002G96 K14A00A C2014 01 01.31081 05 31 43.79 +13 58 11.1 18.9 VqEA002G96

Observer details:

G96 Mt. Lemmon Survey.Observer R. A. Kowalski. Measurers A. Boattini, E. J. Christensen, A. R. Gibbs, A. D. Grauer, R. E. Hill, J. A. Johnson, R. A. Kowalski, S. M. Larson, F. C. Shelly. 1.5-m reflector + CCD.

2) 분류 분석(Classification Analysis)

영상들의 빠른 처리는 분류된 자료들을 더 효과적으로 분석하는 작업을 요구한다

Supernova Zoo 프로젝트

• Bayesian 방법개발(IBCC, simpson et al. 2012): 분류에 제목을 부여하고, 그 부류들의 물리적 성질들을 계산

Rare event detection: Space Warps

Space Warps 프로젝트 http://spacewarps.org

• Rare object search를 위한 실시간 분류분석 프로젝트

• 자원자들에 심천영상을 보여주고 중력렌즈를 일으키는 은하나 퀘 이사가 보이는 현상들을 표시하게 한다

• 렌즈현상을 계산해보고 렌즈현상이 아닌지 확인

• 즉각적인 피드백을 통해 렌즈현상을 일으키는 이미지를 분류

RAD@home

• a zero-funded, zero-infrastructure, human-resource network"

using free web services and public astronomical data archives

• 페이스북 그룹을 형성하여 GMRT TGSS 서베이자료에서 전파가 강하 게 나오는 AGN의 모 은하인 질량이 큰 나선은하를 형태학적으로 분 류 (Hota et al. 2011)

3) 다른 학문분야에서 육안분류 (Classification Analysis)

• Stardust@home에서 개발한 BOSSA분류법은 생태계와 파피루스학에 응용되고 있다

• 컴퓨터과학, 경제학과 사회과학에서도 사용되고 있다

Snapshot Serengeti

• 세렝케티 국립공원에 설치된 200대 이상의 카메라에 포착된 사진 들로부터 동물들을 육안분류

• 사이트에서 기존 분류된 자료들을 클릭하여 비교해볼수 있다

• 동물분류의 경험을 쌓을 수 있다

Visual inspection of 3-D biological scans: Eyewire

• MIT에서 개발

• 뇌세포를 완성하는 게임

• Gamified elements 가 보이면 3차원에서 어디에 연결해있는지 자 원자들이 찾아내고, 성공했을때 점수를 받는다.

• 인터넷에 공개되어 다른 사람들도 볼 수 있다

http://www.eyewire.org

3. 데이터 모델링

• 기계학습기술이 적용되어 대중들이 연구에 참여할 수 있다

The Milky Way Project (MWP))

Simpson et al. (2012)

a fairly exible set of annulus-drawing tools, for annotating circularlysymmetric

\bubble" features in colour-composite (24.0, 8.0 and 4.5m) infrared images from surveys carried out by the Spitzer space telescope

http://milkywayproject.org

Modelling Lens Candidates

The Space Warps project

• 중력렌즈 특징을 보이는 후보를 동정하기위한 분류프로그램내장

• 동정된 후보를 모델링할 수 있다

• 아인쉬타인 반경을 계산하여 영상으로 보여준다

• 결과들은 Capellar_05 2-14 에 보고

http://talk.spacewarps.org/#/boards/BSW0000006/discussions/DSW00008fr

Galaxy Zoo: Mergers

The Space Warps project

• Java 앱을 이용하여 은하 합병에 대한 N-체 계산을 한다

• 은하합병 영상과 비슷하게 보이는 영역의 결과를 제공

star formation \bubble" identication and interpretation in Spitzer images in the Milky Way Project

작업해야할 영상 별이 탄생하는 것으로 확인된 버블

matching N-body simulated merging galaxies to SDSS images in the Galaxy Zoo Mergers project (left), and exploring parameter space two parameters at a time to

Protein Modeling with Foldit

Foldit:

• The onine multi-player 3-D protein modeling game (Cooper et al. 2010)

• 대중이 참여하는 수동 데이터 모델링으로서 가장 성공적인 예

• 가장 에너지를 적게들이고 분자구조의 퍼즐을 맞추는 게임

Online Data Challenges

천문학에서 기계학습 기술을 이용한 대중의 천문연구 참여:

• 거대구조(Cosmic shear)에 의한 미시중력렌즈효과의 측정은 아주 멀리있는 어두운 은하들을 정확하게 관측해야 가증

• 무작위로 은하형태를 추정해보는 작업은 전문 우주론 학자들이 해 야할 연구범주를 벗어난다

• GREAT08 challenge (Bridle et al. 2010): 천문학자들이 아닌 연구 자들 11개 팀중 2팀이 승리했다

• Mapping Dark Matter (Kitching et al. 2012): 70개 팀이 경합을 벌 임

http://www.kaggle.com/c/mdm

http://www.kaggle.com/c/DarkWorlds

4. 대중이 주도하는 연구

• 대중이 제 1저자로 발표하는 연구논문이 있기는 하지만 아직은 많지않다

• 대중에 의해 제기된 과학적 의문을 풀여가는 몇 개의 공동연구가 전문가들 에 의해 지원되고 있다

전문가들의 연구

• 아주 좁은 연구영역에 국한

• 특수한 기법이나 자료를 이용

• 시간적 제약

• 자원부족

• 결과가 나오지 않으면 도태

대중들의 연구

• 시간적제약이 없다

• 경제적제약이 없다

• 관심이 있는 영역에 초점을 맞 출 수 있다

• 다양한 질문을 던질수 있다

잠재력이 풍부

The Galaxy Zoo Forum.

Hanny’s Voorwerp (Lintott et al. 2009): 한니의 초록구름

• Galaxy Zoo프로젝트에 얻어진 가장 잘 알려진 우연한 발견

• 죽은 퀘이사 근처에서 발견된 수수께끼의 천체들

• 한순간 깜박였다가 사라지는 퀘이사가 남긴 수수께기 유령들

• Forum이 시작된지 몇주지나서 처음으로 발견

• 다른 은하들에서 더 체계적인 검토가 요구됨

• Bill Keel: AGN활동으로 이온화되어 나타나는 40여개의 구름들을 발 견 (Keel et al. 2012)

• HST가 촬영한 이 사진에는 8개의 활성 은하들을 감싸고 있는 고리모양, 나선모양, 땋은 모 양 등 다양한 형태의 괴상한 초록빛 천체들의 모습이 담겨 있다.

• 먼지와 가스로 이루어진 이 거대한 점들은 주로 산소 원자의 빛이온화로부터 방출되는 빛이 우세하여 초록빛으로 보인다.

• 각각의 은하들은 이 구조물들을 비추는 것으로 보이는 밝은 퀘이사를 거느리고 있다.

이 그림은 충돌하는 은하 주위에서 어떻게 이 수수께끼의 가스 뭉치들이 형성되고 빛을 내게 되는지를 묘사하고 있다.

1. 두 개의 나선은하들이 서로에 대해 중력 조석 작용을 행사할만큼 가까워졌다.

2. 규모가 작은 은하에서 뜯겨나온 별과 가스들이 기다란 꼬리를 형성한다.

3. 충돌 와중에 추락한 물질들로 에너지를 공급받은 규모가 큰 은하의 블랙홀에서 빛 을 뿜어내는 퀘이사가 출현한다.

이 퀘이사로부터 뿜어져나온 빛줄기가 중력조석 작용에 의해 형성되어 은하외곽에 까지 뻗어있는 꼬리의 일부를 이온화시킨다.

4. 퀘이사가 빛을 잃은 후에도 이온화된 가스 꼬리에서 빛이 나오면서 수만년전 퀘이 사 폭발이 있었음을 증언해주고 있다.

찻잔은하 UGC7342

SDSS 1510+07

UGC 11185

Lightcurve analysis on Planet Hunters Talk

Planet Hunters:

• Talk라 알려진 토론방을 도입한 첫번째 Zooniverse 프로젝트

• 분류한 사람들은 각 광도곡선을 본 후에 그들이 본 것에 대해 토론을 원하는지 질문을 받는다

• 더 고급 사용자들은 이런 질문을 통해 아주 재미있는 후보들을 얻어 낼 수 있다

• 케플러 데이터베이스를 이용하여 후보천체에 대한 전체자료를 연구 하여 periodogram을 만들고 행성 후보천체의 성질을 유도해낸다

• 배경천체에 대해 케플러가 관측한 영역을 검토해보면서 이런 분석이 온라인으로 수행될 수도 있지만 Exel이나 다른 소프트웨어를 이용하 여 분석되어지기도 한다

• 행성후보뿐만 아니라 관심있는 변광성, 새로운 RR Lyrae형별들, 격변 변광성들도 Planet Hunter자원자들에게 이해 연구되었다(Kato &

Osaki 2014)

• 광도곡선에 코멘트를 달아줄때 우연한 새로운 발견을 야기할수 도 있 다

Galaxy Zoo: Quench

자원자들에게“experience science from beginning to end”할 기회 를 제공 ;

• Galaxy Zoo에서 post-merger 은하를 선택해서 분류자료와 이들 은하 들의 메터 데이터를 연구하게한다

• 수천명이 분류단계에 참여했고 Zooniverse에 등록된 사용자들의 25%

가 자료분석에 가담했다

• 천체물리적으로 의미있는 결론이 이들 참여자의 일부가 참여한 토론에 의해 얻어진다

http://quench.galaxyzoo.org

대중의 천문연구 참여

대중주도 연구

관측

The Galaxy Zoo Forum The Galaxy Zoo Forum

Lightcurve analysis on Plane Hunters Talk Lightcurve analysis on

Plane Hunters Talk

1) 소행성과 혜성발견과 특징파악 2) 장기간 행성모니터링

3) 태양계행성들의 충돌 4) 외계행성의 통과 및 미시중력 렌즈관측

5) 변광성모니터링, AAVSO 6) Webt망원경

7) 외계 Transients 8) Deep Sky관측 9) Passive Observing 10) IAU Public Outreach 1) 소행성과 혜성발견과 특징파악 2) 장기간 행성모니터링

3) 태양계행성들의 충돌 4) 외계행성의 통과 및 미시중력 렌즈관측

5) 변광성모니터링, AAVSO 6) Webt망원경

7) 외계 Transients 8) Deep Sky관측 9) Passive Observing 10) IAU Public Outreach

Galaxy Zoo:

Quench Galaxy Zoo:

Quench

육안분류

천문분류 천문분류

분류분석

분류분석 다른학문분야

적용 다른학문분야

적용

자료 모델링

1) Milky Way Project 2) modeling Lens Candidates

3) Galaxy Zoo: Mergers 4) Protein Modeling 5) Online Data Challenges 1) Milky Way Project 2) modeling Lens Candidates

3) Galaxy Zoo: Mergers 4) Protein Modeling 5) Online Data Challenges