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| 2 | +title: "사례 연구: 최초의 블랙홀 사진" |
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| 10 | + cite="https://www.youtube.com/watch?v=BIvezCVcsYs" |
| 11 | + by="{{< blockquote cite="https://www.youtube.com/watch?v=BIvezCVcsYs" by="Katie Bouman, _Assistant Professor, Computing & Mathematical Sciences, Caltech_"" |
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| 15 | +## 지구 크기의 망원경 |
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| 17 | +[사건의 지평선 망원경(EHT)](https://eventhorizontelescope.org)은 8개의 지상 전파 망원경으로 구성된 지구 크기의 전산 망원경으로, 전례없는 감도와 해상도로 우주를 연구하는 데 쓰입니다. 초장기선 간섭 관측법(VLBI)이라는 기술을 사용하는 거대한 가상 망원경의 각해상도는 [20 마이크로각초][resolution]에 달하며 파리의 길거리 카페에서 뉴욕의 신문을 읽기에 충분한 정도입니다! |
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| 19 | +[resolution]: https://eventhorizontelescope.org/press-release-april-10-2019-astronomers-capture-first-image-black-hole |
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| 21 | +### 주요 목표 및 결과 |
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| 23 | +- **우주를 보는 새로운 방식:** EHT라는 획기적인 발상의 토대는 [아서 에딩턴 경][eddington]의 관측으로 아인슈타인의 일반 상대성이론이 최초로 관측적 지지를 받았던 시기인 100년 전에 마련되었습니다. |
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| 25 | +- **블랙홀:** EHT는 처녀자리 은하단의 Messier 87(M87) 은하의 중심부에 있는 초대질량 블랙홀로 훈련되었으며 이는 지구에서 약 5500만 광년 떨어져 있습니다. 이 천체의 질량은 태양의 65억 배입니다. [100년 넘게](https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7385) 연구되었으나, 블랙홀을 시각적으로 볼 수 있게 구현한 바는 없었습니다. |
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| 27 | +- **관찰과 이론의 비교:** 아인슈타인의 일반 상대성이론에 따라 과학자들은 중력의 시공간 왜곡이나 빛 흡수에 의해 어둡게 보이는 영역이 나타날 것으로 예측하였습니다. 과학자들은 이를 블랙홀의 엄청난 질량을 재는 데 이용할 수 있었죠. |
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| 29 | +[eddington]: https://en.wikipedia.org/wiki/Eddington_experiment |
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| 31 | +### 도전 |
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| 33 | +- **계산의 규모** |
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| 35 | + EHT는 급격한 대기 위상의 변동, 큰 기록 대역폭, 완전히 다르고 지리적으로 분산된 망원경 등의 문제를 포함한 막대한 데이터를 처리해야 하는 문제를 낳습니다. |
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| 37 | +- **지나치게 많은 정보** |
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| 39 | + EHT는 매일 350 테라바이트의 관측 결과를 생성하며, 이 정보는 헬륨으로 채운 하드 드라이브에 저장됩니다. 이토록 많은 데이터의 양과 복잡성을 줄여나가는 것은 지극히 어려운 일입니다. |
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| 41 | +- **잘 알지 못함** |
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| 43 | + 만약 목표가 이전에 본 적이 없는 것을 보는 것이라면, 과학자들은 어떻게 이 사진이 옳다고 입증할 수 있을까요? |
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| 45 | +{{< figure >}} |
| 46 | +{{< /figure >}} |
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| 48 | +## NumPy의 역할 |
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| 50 | +데이터에 만약 문제가 있다면 어떨까요? 아니면 알고리즘이 특정 가정에 지나치게 의존할 수도 있습니다. 매개변수 하나만 달라져도 사진이 크게 바뀔까요? |
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| 52 | +EHT는 기존 및 최첨된 이미지 재구성 기술을 모두 사용한 뒤, 개개의 팀이 데이터를 평가하도록 하여 이런 문제를 해결했습니다. 결과가 일관적이라는 것을 검증한 뒤, 이들을 결합해 최초의 블랙홀 이미지를 만들어내었습니다. |
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| 54 | +그들의 연구는 협업 데이터 분석을 통해 과학을 발전시키는 과학적인 Python 생태계의 역할을 보여줍니다. |
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| 56 | +{{< figure >}} |
| 57 | +{{< /figure >}} |
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| 59 | +예를 들어, [`eht-imaging`][ehtim] Python 패키지는 VLBI 데이터를 통해 실험이나 이미지 재구성을 수행할 때 필요한 도구를 제공합니다. |
| 60 | +NumPy는 아래 소프트웨어 종속성 차트에 나와 있는 것처럼 이 패키지에서 사용되는 배열 데이터 처리의 핵심 역할을 합니다. |
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| 62 | +{{< figure >}} |
| 63 | +{{< /figure >}} |
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| 65 | +[ehtim]: https://github.com/achael/eht-imaging |
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| 67 | +NumPy 외에도 [SciPy](https://www.scipy.org)와 [Pandas](https://pandas.io) 등의 다른 많은 패키지가 블랙홀을 시각화하는 데이터 처리 파이프라인의 일부입니다. |
| 68 | +표준 천문 파일 형식과 시간/좌표 변환에는 [Astropy][astropy]가 쓰였고 [Matplotlib][mpl]는 분석 과정 전체에서 블랙홀의 최종 사진을 생성하는 등 데이터를 시각화하는 데 쓰였습니다. |
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| 70 | +[astropy]: https://www.astropy.org/ |
| 71 | +[mpl]: https://matplotlib.org/ |
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| 73 | +## 요약 |
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| 75 | +NumPy의 핵심 기능인 효율적이고 유용한 n차원 배열은 연구자들이 대규모 수치 데이터셋을 다룰 수 있도록 하여 최초의 블랙홀 사진을 만드는 데 토대를 제공했습니다. 이번 관측은 아인슈타인의 이론에 훌륭한 시각적 증거를 준 관측으로, 과학계에 한 획을 그은 순간이었습니다. 기술적 혁신뿐만 아니라 200명 이상의 과학자와 세계 최고의 전파 관측소 간의 국제 협력도 이루어 냈습니다. 기존의 천문학 모델을 개선한 혁신적인 알고리즘과 데이터 처리 기술이 우주의 비밀을 알아내는 데 도움을 주었습니다. |
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| 77 | +{{< figure >}} |
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