Paper
Review Papers
천문학논총 Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2
Exoplanets and Habitability 외계행성과 생명가능성
Sungwook E. Hong, Ryun-Young Kwon, Yunjong Kim, Hyunwoo Kang, Minsun Kim
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.13-24
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.013
Abstract
More than 5,000 exoplanets have been detected nowadays. One of the key motivations of exoplanet detection is to understand what physical/chemical conditions of exoplanets are suitable for harboring extraterrestrial life. Such conditions are called "habitability," and most modern studies assume the existence of liquid water as its key factor. In this paper, we review the current status of exoplanet and habitability studies, as well as some future (habitable) exoplanet survey plans, mostly from National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2018, 2021). Also, we suggest several research items that the Korean astronomy and space science community could contribute to habitability.
The Prospect of Interstellar Object Explorations for Searching Life in Cosmos 우주생명현상과 성간천체 탐사 전망
Minsun Kim, Ryun Young Kwon, Thiem Hoang, Sungwook E. Hong
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.25-36
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.025
Abstract
Since interstellar objects like 1I/`Oumuamua and 2I/Borisov originate from exoplanetary systems, even if we do not visit the exoplanetary systems, yby, rendezvous, and sample return missions of interstellar objects can provide clues to solve the mysteries of cosmic life phenomena such as the origin of exoplanetary systems, galactic evolution, biosignatures (or even technosignatures), and panspermia. In this paper, we review space missions for interstellar object exploration in the stage of mission design or concept study such as Project Lyra, Bridge, Comet Interceptors, and LightcraftTM. We also review space missions, OSIRIS-REx and NEA Scout, designed for Near Earth Asteroids(NEA) explorations, to investigate the current state of basic technologies that can be extended to explore interstellar objects in a velocity of 6AU/year. One of the technologies that needs to be developed for interstellar object exploration is a spacecraft propulsion method such as solar sail, which can catch up with the fast speed of interstellar objects. If this kind of propulsion becomes practical for space explorations, interstellar object explorations will mark a new era and serve as a driving force to provide evidences of cosmic life.
Search for Biosignature in the Solar System 태양계 내의 생명징후 탐사
Minsun Kim, Sun-Ju Chung, Min-Su Shin, Sungwook E. Hong
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.37-57
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.037
Abstract
"Are we alone in the universe?" is the fundamental question of mankind. To search for the life signatures in the universe, there have been a lot of researches and space explorations, especially in our solar system. In this review paper, we introduce the denition and characteristics of the \biosignature". The current situations and future plans for searching for biosignatures in our solar system are reviewed, especially at Venus, Mars, and Ocean Worlds such as Europa and Enceladus where life signatures are more likely to exist than in other places in the solar system. Finally, we discuss the opportunities and strategies for the Korean scientic society to participate in searching for biosignatures in the solar system.
Search for Radio Technosignature from the Farside of the Moon 달 뒷면의 전파망원경을 이용한 기술문명징후 탐색
Minsun Kim, Sungwook E. Hong, Taehyun Jung, Hyunwoo Kang, Min-Su Shin, Bong Won Sohn
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.59-73
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.059
Since the farside of the moon is a place to avoid articial radio frequency interference (RFI) created by human civilization, it is a most suitable place for searching technosignature, which are signs of technolog- ical civilization in the universe, in the radio band. The RFI is a factor that makes the study of searching technosignature quite complicated because it is dicult to distinguish between technological signals pro- duced by human and extraterrestrial civilizations. In this paper, we review why the farside of the moon is the best place to detect technosignature and also introduce radio observatories on the farside of the moon that have been proposed in radio astronomy. The SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) project on the farside of the moon is expected to be one of the main candidates for international collaboration research topics on lunar surface observatory.
Search for Technosignature 기술문명징후 탐색
Sungwook E. Hongy, Bong Won Sohn, Taehyun Jung, Min-Su Shin, Hyunwoo Kang, Minsun Kim
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.75-89
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.075
Abstract
Technosignature, previously known as SETI(search for extraterrestrial intelligence), is the scientic evidence of past or present extraterrestrial civilizations. Since NRAO's Project Ozma was performed in 1960, most of the noticeable technosignature searches have been done by radio telescopes, hoping to nd strong and narrow bandwidth signals that cannot be explained by known natural processes. Recently, the Breakthrough Listen project has opened a new opportunity for technosignature by utilizing both optical telescopes, radio telescopes, and next-generation radio telescope arrays. In this review, mainly based on NASA Technosignatures Workshop (2018), we review the current trends of technosignature surveys, as well as other possible methods for detecting technosignature. Also, we suggest what the Korean community could contribute the technosignature research, including the new SETI project with Korea VLBI Network (KVN).
Detecting Interstellar Objects by Using Space Weather Data 우주기상 데이터를 활용한 성간천체 탐색
Ryun Young Kwon, Minsun Kim, Sungwook E. Hong, Thiem Hoang
Publications of the Korean Astronomical Society :: Vol.38 No.2 pp.91-98
DOI:http://dx.doi.org/10.5303/PKAS.2023.38.2.091
Abstract
We present a novel method that can enhance the detection success rate of interstellar objects. Interstellar objects are objects that are not gravitationally bound to our solar system and thus are believed to have originated from other planetary systems. Since the nding of two interstellar objects, 1l/`Oumuamua in 2017 and 2l/Borisov in 2019, much attention has been paid to nding new interstellar objects. In this paper, we propose the use of Heliospheric Imagers (HIs) for the survey of interstellar objects. In particular, we show HI data taken from Solar TErrestrial RElation Observatory/Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation and demonstrate their ability to detect `Oumuamua-like interstellar objects. HIs are designed to monitor and study space weather by observing the solar wind traveling through interplanetary space. HIs provide the day-side observations and thus it can dramatically enlarge the observable sky range when combined with the traditional night-side observations. In this paper, we rst review previous methods for detecting interstellar objects and demonstrate that HIs can be used for the survey of interstellar objects.
Papers
Implications of Evaporative Cooling by H2 for 1I/'Oumuamua
Thiem Hoang and Abraham Loeb
The Astrophysical Journal Letters, Volume 951, Number 2
Citation Thiem Hoang and Abraham Loeb 2023 ApJL 951 L34
DOI 10.3847/2041-8213/acdf57
Abstract
The first interstellar object observed in our solar system, 1I/'Oumuamua, exhibited several peculiar properties, including extreme elongation and nongravitational acceleration. Bergner & Seligman (hereafter BS23) proposed that evaporation of trapped H2 created by cosmic rays can explain the nongravitational acceleration. However, their modeling of the thermal structure of 1I/'Oumuamua ignored the crucial cooling effect of evaporating H2. By taking into account the cooling by H2 evaporation, we show that the surface temperature of H2-water ice is a factor of 9 lower than the case without evaporative cooling. As a result, the thermal speed of outgassing H2 is decreased by a factor of 3. Our one-dimensional thermal modeling that takes into account evaporative cooling for two chosen values of thermal conductivity of κ = 0.01 and 0.1 WK−1 m−1 shows that the water ice volume available for H2 sublimation at T > 30 K would be reduced by a factor of 9 and 5 compared to the results of BS23, not enabling enough hydrogen to propel 1I/'Oumuamua.
Presentations
[구두발표] 화성의 생명현상 탐색
2023 추계지질과학연합학술대회
일시 : 2023.11.7-10
장소 : 부산 벡스코
학술대회 홈페이지 / 프로그램 및 초록집
2023년 8월 28일 월요일 [특별세션 :우주나라 행성과학의 현재와 미래]
제목 : 화성의 생명현상 탐사
김민선(발표), 신민수, 정선주, 홍성욱, 권윤영, 김윤종
“지구 밖의 우주에도 생명체가 존재하는가? (Are we alone?)”는 천문우주과학 및 순수과학의 거대 질문 중 하나이다. 태양계 내에서 지구 이외에 생명체가 존재할 가능성이 있는 천체로는 금성과 화성, 그리고 두꺼운 얼음 표면 아래 바다가 존재할 것으로 추정되는 유로파(Europa)나 엔셀라두스(Enceladus) 같은 행성의 위성 및 왜소행성들 즉, 오션월드(Ocean Worlds)가 있다. 이들 천체에서 생명현상과 관련된 연구는 지상의 관측 기기 및 우주망원경을 활용할 수 있으며, 궤도선이나 착륙선을 이용하여 우주탐사를 수행한다면 보다 직접적인 해답을 얻을 수 있다. 최근 우리나라는 제4차 우주개발진흥 기본계획에 화성 궤도선(~2035) 및 착륙선(~2045) 계획을 포함하여 발표하였는데, 이들 탐사선의 과학 목표 또는 연구 주제로써 화성의 생명가능성(habitability) 조사 및 생명징후(biosignature) 검출 연구를 고려해 볼 수 있다. 화성에서 생명가능성 및 생명징후를 연구할 사이트 후보 중에는 화성의 얼음(water ice)과 관련된 지형을 예로 들 수 있다. 화성의 얼음 탐사 과정을 통해 얻게 될 탐사 기술과 경험은 향후 오션월드(Ocean Worlds) 탐사에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이상과 같은 화성 탐사의 예시는 우주생물학, 지질학, 극지연구 등과 같은 순수 과학에서 우주탐사까지 아우르는 다학제 연구가 필요하다.
[구두발표] 생명징후 검출을 위한 화성 오비랜더
제4회 KGU (Korea Geoscience Union 한국지구과학연합회) 연례학술대회
일시 : 2023.8.28-29
장소 : 부산 벡스코
2023년 8월 28일 월요일 [세션 :우주탐사]
제목 : 생명징후 검출을 위한 화성 오비랜더
김민선(발표), 신민수, 홍성욱, 권윤영, 김윤종, LiCE team
“지구 밖의 우주에도 생명체가 존재하는가? (Are we alone?)”라는 질문은 과학 난제이자거대 질문 중의 하나이다. 이 질문의 해답을 찾기 위해 천문우주 분야의 선도국들은 다양한 연구와 우주탐사를 수행해 왔다. 최근에는 향후 10년간 집중해서 연구를 수행해야 할 분야 중 하나로 우주생명현상 탐색 분야를 권고했고, 탐사 도구로써 외계행성의 생명가능성(habitability)을연구할 수 있는 사양을 갖춘 차세대 플래그쉽 우주망원경인 IR/O/UV Large Telescope 및두꺼운 얼음 표면 아래 바다가 존재할 것으로 추정되는 오션월드(Ocean Worlds) 중 하나인 토성의 위성 엔셀라두스에서 생명징후(biosignature)를 검출하는 것이 과학 목표인 엔셀라두스오비랜더 (Enceladus Orbilander) 등을 권고했다. 본 발표에서는 현재 우리나라가 계획 중인화성 궤도선과 착륙선의 과학 목표에 생명가능성 및 생명징후 탐사 연구를 포함할 것을 제안한다. 또한, 우주생명현상 탐색의 관점에서, 화성 궤도선 및 착륙선과 더불어 생명징후 검출을목표로 하는 화성 오비랜더(Mars Orbilander)의 개발과 기술 시연이 갖는 중요성 및 태양계내에서 생명징후 검출 가능성이 가장 높고 향후 우주생명현상 관련 탐사가 집중될 것으로 예상되는 오션월드 탐사에 오비랜더 플랫폼의 필요성에 대해 논한다.
[포스터발표] 우주생명현상 탐색
제4회 KGU (Korea Geoscience Union 한국지구과학연합회) 연례학술대회
일시 : 2023.8.28-29
장소 : 부산 벡스코
2023년 8월 29일 화요일 [세션 : Science and Exploration of Planetary System]
제목 : 우주생명현상 탐색
김민선(발표), 강현우, 권윤영, 김윤종, 손봉원, 신민수, 이충욱, 정선주, 정태현, 한정열, 홍성욱, Thiem Hoang
초록
“지구 밖의 우주에도 생명체가 존재하는가? (Are we alone?)”라는 질문은 과학 난제이자거대 질문 중의 하나이다. 이 질문의 해답을 찾기 위해 천문우주 분야의 선도국들은 천문학적지원을 바탕으로 다양한 연구와 우주탐사를 수행해 왔지만, 국내에서는 아직 체계적인 연구가시작되지 않은 분야이다. 본 연구팀은 이 분야의 시작을 위해서 탐색 도구(생명가능성, 생명징후, 기술문명징후), 대상 천체(태양계 천체, 성간천체, 외계행성), 분석 도구(빅데이터/인공지능)로분류하여 심층 리뷰를 수행했다. 리뷰를 바탕으로 우리가 시도해 볼 만한 우주생명현상 탐색분야의 중기 및 장기 프로젝트, 즉, (1) 태양계 내의 생명징후 탐색을 위한 남극기지의 활용, 화성 및 오션월드(Ocean Worlds) 탐사, (2) 성간천체 발견 및 직접 탐사, (3) 한국우주전파관측망(KVN)을 활용한 외계지적생명체 탐색(SETI; Search for Extraterrestrial Intelligence, 또는 기술문명징후 탐색), 달 뒷면의 전파망원경을 활용한 기술문명징후 탐색, (4) 항성 및 우주의 생명가능성 이론 연구, 외계행성 직접 관측(direct imaging)을 위한 우주망원경 개발 등을제안했다. 제안한 프로젝트들은 제4차 우주개발진흥 기본계획에서 제시하고 있는 네 개의 우주탐사 카테고리와 잘 일치하며, 따라서 각 우주탐사 카테고리에 과학 목표를 제시할 수 있는유력한 분야 중 하나로 기대된다. 본 연구 분야는 다학제 연구가 수반되어야 하는 분야로 KGU에 참여하고 있는 다양한 연구 배경의 연구자들과의 네트워크 형성도 기대한다.