조지프 후턴 테일러 주니어

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1. 개요
2. 생애
3. 연구 업적
- 3.1. 쌍성 펄서 발견과 중력파 연구
- 3.2. 일반 상대성 이론 검증
4. 수상 및 영예
참조

1. 개요

조지프 후턴 테일러 주니어는 미국의 천문학자이자 물리학자이다. 1974년 러셀 앨런 헐스와 함께 쌍성계에서 최초의 펄서인 PSR B1913+16을 발견하여 중력파의 존재를 확인하는 데 기여했다. 이 업적으로 1993년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 또한 아마추어 무선 활동에도 참여하여 여러 소프트웨어 및 통신 프로토콜을 개발했으며, 프린스턴 대학교 교수를 역임했다.

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조지프 후턴 테일러 주니어 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
2008년의 테일러
이름	조지프 후턴 테일러 주니어
로마자 표기	Joseph Hooton Taylor Jr.
출생일	1941년 3월 29일
출생지	펜실베이니아주 필라델피아
국적	미국
학력
모교	하버드 대학교 하버퍼드 대학교
지도교수	(정보 없음)
박사 지도 학생	빅토리아 카스피, 잉그리드 스테어스
경력
직장	프린스턴 대학교 매사추세츠 대학교 애머스트 캠퍼스 5대학 전파 천문대
분야	물리학, 천체물리학
알려진 업적	펄사, WSJT-X
영향	(정보 없음)
영향 받은 사람	(정보 없음)
수상
수상 내역	대니 하이네만 천체물리학상(1980) 헨리 드레이퍼 메달(1985) 마젤란 프리미엄(1990) 존 J. 카티 과학 발전상(1991) 울프 물리학상(1992) 노벨 물리학상(1993)

2. 생애

조지프 후턴 테일러 주니어는 미국 펜실베이니아주 필라델피아 출신의 물리학자이자 천문학자이다. 퀘이커교 배경에서 자랐으며, 해버포트 칼리지에서 물리학 학사 학위를,^[3] 하버드 대학교에서 천문학 박사 학위를 받았다.^[3]

하버드 대학교와 매사추세츠 대학교 애머스트를 거쳐 연구 활동을 시작했으며, 특히 펄서 연구에 집중했다. 1974년 러셀 앨런 헐스와 함께 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 최초의 쌍성 펄서인 PSR B1913+16을 발견했다. 이 발견과 후속 연구를 통해 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 예측한 중력파의 존재를 간접적으로 증명하는 쾌거를 이루었다. 이 공로로 1993년 헐스와 함께 노벨 물리학상을 수상했다.

1980년부터 프린스턴 대학교 교수로 재직하며 제임스 S. 맥도넬 저명 대학교 물리학 교수를 지냈고, 6년 동안 학장을 역임하기도 했다. 그는 2006년에 은퇴했다. 그는 학문적 업적 외에도 십 대 시절부터 아마추어 무선 활동에 깊이 관여하여 K1JT라는 호출 부호로 활동했으며, WSJT 등 약 신호 통신을 위한 중요한 소프트웨어를 개발하기도 했다. 그는 최초의 맥아더 펠로우십 수혜자 그룹 중 한 명이었으며, 그의 이름은 2000년 LINEAR에 의해 발견된 소행성 81859 조 테일러에 붙여졌다.

2. 1. 어린 시절과 교육

테일러는 미국 펜실베이니아주 필라델피아에서 조지프 후턴 테일러 시니어와 실비아 에반스 테일러 사이에서 태어났다. 그의 부모는 여러 세대에 걸쳐 퀘이커 신앙을 가진 집안 출신이었다. 그는 뉴저지주 시나민슨 타운십에서 성장했으며, 뉴저지주 무어스타운 타운십에 위치한 무어스타운 프렌즈 스쿨에 다녔다.^[3] 이 학교에서 그는 특히 수학에 뛰어난 재능을 보였다.^[3]

1963년 해버포트 칼리지에서 물리학 학사(B.A.) 학위를 받았고,^[3] 1968년에는 하버드 대학교에서 천문학 박사(Ph.D.) 학위를 취득했다.^[3] 그의 박사 학위 논문은 달 엄폐 측정에 관한 것이었다.

2. 2. 학문적 경력

테일러는 1963년 해버포트 칼리지에서 물리학 학사(B.A.) 학위를 받았고, 1968년 하버드 대학교에서 천문학 박사(Ph.D.) 학위를 취득했다.^[3] 박사 학위 취득 후, 국립 전파 천문대(NRAO)의 웨스트버지니아주 그린 뱅크에 있는 망원경을 이용하여 연구를 시작했으며, 조슬린 벨 버넬 등이 속한 영국 케임브리지 대학교 연구팀 외에서는 처음으로 펄서를 발견하는 데 참여했다. 이후 매사추세츠 대학교 교수로 재직하며 5대학 전파 천문대(FCRAO)의 부소장을 맡기도 했다. 이 시기부터 그는 펄서 천체물리학의 다양한 측면을 연구했다.

1974년, 테일러는 러셀 앨런 헐스와 함께 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 펄서 탐사를 하던 중, 하늘에서의 위치를 따서 이름 붙여진 PSR B1913+16이라는 쌍성계에서 최초의 펄서를 발견했다. 이 천체는 동반성으로부터 표면으로 물질이 흘러들어와 빠르게 회전하게 된 중성자별로, '재활용된 펄서'(recycled pulsar)라고 불리는 유형의 첫 발견 사례이기도 했다.

이 쌍성계의 궤도는 중력파를 방출하며 에너지를 잃기 때문에 서서히 수축하고 있으며, 이로 인해 공전 주기가 미세하게 빨라지고 있다. 테일러와 그의 동료들은 30년 이상 이 궤도 변화를 정밀하게 측정했는데, 그 결과는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 예측한 수축 속도와 1% 미만의 오차 범위 내에서 일치했다. 이는 중력파의 존재를 간접적으로 증명한 최초의 강력한 증거였다. 이후 수십 개의 다른 쌍성 펄서가 발견되었고, 이에 대한 독립적인 측정 결과들도 테일러의 결과를 뒷받침했다. 테일러는 동료 조엘 바이스버그와 함께 이 쌍성 펄서 관측을 통해 일반 상대성 이론에 대한 고정밀 검증을 수행하는 데 기여했다.

1980년, 테일러는 프린스턴 대학교로 자리를 옮겨 물리학과 교수로 부임했으며, 이후 제임스 S. 맥도넬 저명 대학교 물리학 교수(James S. McDonnell Distinguished University Professor of Physics)로 임명되었다. 그는 프린스턴 대학교에서 6년 동안 학장을 역임하기도 했다. PSR B1913+16의 발견과 이를 통한 중력파 존재의 간접 증명에 대한 공로를 인정받아, 1993년 러셀 앨런 헐스와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 테일러는 2006년에 은퇴했다.

2. 3. 아마추어 무선 활동

조 테일러(Joe Taylor)는 십 대 시절 처음으로 아마추어 무선 면허를 취득했으며, 이는 그를 전파 천문학 분야로 이끄는 계기가 되었다. 그는 아마추어 무선의 약 신호 통신 분야에서 널리 알려져 있으며, FCC로부터 호출 부호 K1JT를 부여받아 사용하고 있다. 과거에는 K2ITP, WA1LXQ, W1HFV, 그리고 오스트레일리아에서 사용했던 VK2BJX 등의 호출 부호를 사용했다.

그의 주요 아마추어 무선 활동으로는 2010년 4월, 아레시보 전파 망원경을 이용하여 전 세계 아마추어 무선사들과 월면 반사 통신을 성공시킨 것이 있다. 이 통신은 음성, 모스 부호, 디지털 통신 등 다양한 방식으로 이루어졌다.

테일러는 아마추어 무선 통신을 위한 여러 컴퓨터 프로그램과 통신 프로토콜 개발에도 적극적으로 참여했다. 대표적으로 WSPR과 WSJT("Weak Signal/Joe Taylor", 약 신호/조 테일러)가 있다. WSJT는 컴퓨터로 생성된 메시지를 무선 송수신기와 결합하여 다른 아마추어 무선 운영자와 매우 약한 신호로도 장거리 통신을 가능하게 하는 소프트웨어 패키지 및 프로토콜 모음이다.

WSJT는 특히 월면 반사나 유성 산란 통신과 같이 일반적이지 않은 전파 경로를 이용하거나, 신호 대 잡음비가 매우 낮은 환경에서 짧은 메시지를 안정적으로 전달하는 데 유용하다. 또한, 매우 낮은 전력으로 송신하여 극단적으로 먼 거리와의 교신을 시도하는 데에도 효과적으로 사용된다. 테일러는 FT8 모드의 공동 개발자이기도 하다.

3. 연구 업적

하버드 대학교에서 연구를 마친 테일러는 매사추세츠 대학교의 천문학 교수가 되어 5대학 전파 천문대(FCRAO) 부소장을 지냈다. 영국 케임브리지 대학교에서 최초의 펄서가 발견된 후, 테일러는 미국 국립 전파 천문대(National Radio Astronomy Observatory)에서 독자적으로 펄서를 발견했으며, 이후 펄서 천체 물리학 연구에 매진했다.

테일러의 가장 중요한 업적은 1974년, 당시 그의 제자였던 러셀 앨런 헐스와 함께 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 최초의 쌍성 펄서인 PSR B1913+16을 발견한 것이다. 이 발견은 '재활용된 펄서'(recycled pulsar^eng)의 첫 사례이기도 했다. 이 쌍성 펄서의 공전 주기 변화 관측을 통해, 테일러와 헐스는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 예측한 중력파의 존재를 간접적으로 증명했다. 장기간의 관측 결과는 이론과 높은 정밀도로 일치했다.

이러한 선구적인 연구 성과를 인정받아 테일러는 1993년 러셀 앨런 헐스와 공동으로 노벨 물리학상을 수상했다. 1980년에는 프린스턴 대학교로 자리를 옮겨 물리학과 석좌교수(제임스 S. 맥도넬 저명 대학교 물리학 교수)로 재직했으며, 6년간 학장을 역임하기도 했다. 그는 2006년에 은퇴했다.

3. 1. 쌍성 펄서 발견과 중력파 연구

하버드 대학교에서 연구를 마친 후 매사추세츠 대학교의 천문학 교수가 된 테일러는 5대학 전파 천문대(FCRAO)의 부소장을 역임했다. 이 시기 영국 케임브리지 대학교의 조슬린 벨 등이 최초의 펄서를 발견하자, 테일러도 미국 국립 전파 천문대(National Radio Astronomy Observatory)의 웨스트버지니아주 그린 뱅크 망원경을 이용하여 펄서 탐색에 참여했고, 케임브리지 연구팀 외에서는 처음으로 펄서를 발견하는 성과를 거두었다. 이후 그는 펄서 천체 물리학의 모든 측면에서 연구를 이어갔다.

1974년, 테일러는 당시 그의 제자였던 러셀 앨런 헐스와 함께 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 펄서 탐사를 진행하던 중, 최초의 쌍성 펄서인 PSR B1913+16을 발견했다. 이 천체는 하늘에서의 위치를 따서 명명되었다. 나중에 밝혀진 바에 따르면, PSR B1913+16은 '재활용된 펄서' (recycled pulsar)라고 불리는 종류의 천체 중 처음으로 발견된 것이기도 하다. 재활용된 펄서는 쌍성계를 이루는 동반성으로부터 표면으로 물질이 꾸준히 흘러들어와 중성자별의 회전 속도가 매우 빨라진 펄서를 의미한다.

테일러와 헐스는 PSR B1913+16 쌍성계의 궤도가 미세하게 변화하는 것을 관측했다. 두 천체가 서로를 공전하는 주기가 점차 짧아지고 있었는데, 이는 쌍성계가 중력파를 방출하며 에너지를 잃고 있기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 이 궤도 수축 속도는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 정확하게 예측 가능했는데, 테일러와 그의 동료들은 30년 이상 이어진 관측을 통해 이론적 예측과 1% 미만의 오차 범위 내에서 일치함을 증명했다. 이는 중력파의 존재를 실험적으로 증명한 최초의 간접적인 증거로 평가받는다. 이후 수십 개의 다른 쌍성 펄서들이 발견되었고, 독립적인 측정 결과들 역시 테일러 연구팀의 결과를 뒷받침해주었다.

테일러는 동료 조엘 바이스버그(Joel Weisberg)와 함께 PSR B1913+16 관측 결과를 이용하여 일반 상대성 이론에 대한 고정밀 검증 연구를 수행했으며, 아인슈타인이 예측했던 중력파의 존재와 그 특성을 명확히 증명했다. 이러한 공로를 인정받아 테일러는 1993년 러셀 앨런 헐스와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

3. 2. 일반 상대성 이론 검증

1974년, 헐스와 테일러는 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 펄서 탐사를 하던 중, 하늘에서의 위치를 따서 명명된 PSR B1913+16이라는 쌍성계에서 최초의 펄서를 발견했다. 이 펄서는 동반성으로부터 표면으로 질량이 전달되어 빠르게 회전하게 된 중성자별인, 이른바 '재활용된' 펄서(recycled pulsar^eng)의 첫 발견 사례이기도 하다.

이 쌍성계의 궤도는 중력파의 방출로 인해 에너지를 잃으면서 천천히 수축하고 있으며, 이로 인해 궤도 주기가 미세하게 빨라지고 있다. 이러한 수축 속도는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 정확하게 예측될 수 있는데, 테일러와 그의 동료 조엘 바이스버그는 30년 이상 이 펄서를 관측하여 일반 상대성 이론의 예측과 1% 이내의 오차로 일치함을 측정해냈다. 이는 아인슈타인이 처음 예측했던 양과 특성을 가진 중력파의 존재를 간접적으로 증명한 최초의 사례였다. 이후 수십 개의 다른 쌍성 펄서가 발견되었으며, 독립적인 측정 결과들 역시 테일러의 결과를 확인해주었다.

테일러는 이 최초의 쌍성 펄서 발견과 이를 이용한 일반 상대성 이론의 고정밀 검증, 특히 중력파 존재 증명에 대한 공로로 러셀 앨런 헐스와 함께 1993년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

4. 수상 및 영예

미국 천문학회의 하이네만상 (1980년, 초대 수상)
미국 예술 과학 아카데미 회원 (1982년)
미국 국립 과학 아카데미의 헨리 드레이퍼 메달 (1985년)
토말라 재단상 (1987년)
마젤란 프리미엄 (1990년)
알베르트 아인슈타인 메달 (1991년)
국립 과학 아카데미의 존 J. 카티 과학 발전상 (1991년, 물리학)
볼프상 물리학 부문 (1992년)
미국 철학회 회원 (1992년)
노벨 물리학상 (1993년)
미국 성취 아카데미의 골든 플레이트상 (1995년)
카를 슈바르츠실트 메달 (1997년)
2000년에 LINEAR에 의해 발견된 소행성 81859 조 테일러는 2006년 프린스턴 대학교 교수로 퇴임하면서 그의 이름을 따서 명명되었다. 공식 명명 인용문은 소행성 센터에 의해 2006년 11월 9일에 발표되었다. (M.P.C. 57952)

테일러는 최초의 맥아더 펠로우 그룹 중 한 명이었다. 그는 여러 이사회, 위원회 및 패널에서 활동했으며, 2000년부터 2010년까지의 기간 동안 천문학과 천체물리학에 대한 미국의 국가적 우선순위를 정립한 보고서 ''새로운 천년의 천문학과 천체물리학''을 제작한 10년 패널의 공동 의장을 맡았다. 그는 2009년 국제 물리학 올림피아드의 명예 손님이었다.

참조

_[1] 서적 Book of Members, 1780–2010 American Academy of Arts and Sciences 2011-04-15
_[2] 웹사이트 APS Member History https://search.amphi[...] 2022-03-31
_[3] 뉴스 Spin Doctor: Nobel Physicist Joseph Taylor Takes the 'Pulse' of Dying Stars http://www.princeton[...] Princeton Alumni Weekly 1995-10-11

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