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특수망원경

특수망원경
태양 망원경
태양망원경
태양 망원경이란 맨눈으로도 보기 힘든 태양을 관측할 수 있게 만들어진 특수한 망원경이다. 너무나 멀어서 점상으로 보이는 별들에 비해 태양은 아주 가까이 있는 별이기 때문에 상대적으로 연구하기가 쉽다. 그리고 태양을 연구함으로써 다른 별들의 상태를 유추해 볼 수 있기에 그 가치는 아주 높다고 할 수 있다. 하지만 태양은 워낙 가까이 있어서 매우밝기 때문에 관측하기 위해서는 특수한 태양 망원경이 필요하다. 태양 망원경은 일단 태양빛의 양을 줄이기 위한 필터와 태양의 표면을 살펴보기 위한 특수한 파장대의 필터들로 구성이 된다. 한국 천문연구원은 고도 1124m의 보현산 천문대에 태양 플레어 망원경(SOlar Flare Telescope, 이하 SOFT)을 설치하여 태양을 관측하고 있다. SOFT는 처음에 단일 가대위에 하나의 가이드망원경과 서로 다른 파장을 관측하는 4개의 망원경을 설치하는 적도의식으로 설계되었다. 이는 태양표면현상을 4개의 다른 파장영역에서 동시 관측함으로써 플레어와 같은 급격한 태양활동 현상에 대한 자기장, 채층 및 광구의 변화 등을 동시에 알아낼 수 있게 한다. 그리고 현재, 국가지정 연구실 사업의 일환으로 Hα 전면관측기와 코로나 편광관측기를 추가로 설치하여 가이드망원경을 포함 총 6개의 망원경이 가동되고 있다. 그 외에 투영방식으로 태양 흑점을 모니터링 하는 굴절 망원경도 있다.
우주망원경
허블 우주망원경
과거에는 보통 지상에서 망원경으로 천체를 관측하는 것이 대부분이었다. 하지만 다양한 파장으로(감마선~전파) 우주를 관측하다 보니, 지상에서는 특정한 파장대역(가시광선, 근적외선, 전파일부분) 이외에는 대기의 영향으로 관측하지 못하는 파장대역이 많다는 것을 알게 된다. 또한 구름이 끼거나 대기의 유동이 강해지면 관측이 매우 불리한 상황이 생기게 된다. 그래서 20세기말에 다양한 우주망원경들이 우주로 올라가 많은 관측을 하게 되었고, 그중에서도 가장 유명한 것이 허블우주망원경이다(HST).
감마선 망원경
감마선 망원경
감마선 망원경이란 여러 전자기파 중에서 감마선을 모아 관측하는 망원경이다. 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선 및 전파는 모두 파동운동을 하며 빛의 속도(초당 30만 km)를 가지는 전자기파의 일종들로 파장(혹은 주파수)에 따라 구분되며, 이 중 사람의 눈은 가시광선만 감지할 수 있고 그 외에는 감지할 수 없다. 우주에서 감마선이 방출 될 가능성이 있음을 처음 예측한 사람은 모리슨(Phil Morrison)과 로시(Bruno Rossi)이다. 그들은 우주선 입자(우주 공간에 빛의 속도에 가까운 빠른 속도로 돌아다니는 입자)가 성간가스와 상호작용을 할 때 감마선이 방출될 것으로 예측했다. 그러나 감마선은 지구 대기를 통과하지 못해 당시(약 50년 전)에는 실질적인 연구의 진행이 어려웠으며, 나사에서 발사한 감마선 망원경이 우주공간에 설치됨에 따라 본격적인 연구가 진행될 수 있었다. 이 감마선 망원경으로 인해 천문학자들은 예기치 못한 결과를 얻게 되었다. 우리 은하의 여기저기서 순간적으로 감마선이 폭발하는 현상들을 관측한 것이다. 그러나 너무 순간적으로 방출될 뿐만 아니라 감마선망원경으로는 방출위치를 정밀하게 결정할 수 없는 어려움이 있었다. 뿐만 아니라 방출 위치 부근을 정밀하게 조사했지만 아직까지 공통점을 찾는 데에는 실패했다. 현재 추정하는 바로는 아마도 우리 은하 내에 우리가 찾아내지 못한 물질(이를 암흑물질이라 함)이 산재해 있고 그 곳에서 감마선이 방출될 가능성이 있다는 것이다.
X-선 망원경
엑스선 망원경이란 모든 전자기파 중에서 엑스선만을 모아 관측 하는 망원경이다. 엑스선은 지구대기를 거의 통과하지 못한다. 따라서 천체에서 방출되는 엑스선을 검출해 그 천체를 규명하려면 엑스선을 검출할 수 있는 장치를 지구대기를 벗어난 우주공간에 설치해야 한다. 대표적인 엑스선망원경으로 NASA가 올린 찬드라(chandra) 엑스선망원경이 있다.
찬드라 엑스선망원경
자외선 망원경
자외선 망원경이란 모든 전자기파 중에서 자외선만을 모아 관측 하는 망원경이다. 자외선은 파장이 가시광선보다는 짧고 엑스선보다는 긴 전자기파이다. 그런데 우주에서 발생된 자외선은 지구대기를 거의 통과하지 못하므로 자외선망원경은 지구대기를 벗어난 우주공간에 설치해야 된다. 아래 그림은 한국천문연구원이 개발한 과학기술위성 1호의 주 탑재체인 FIMS(Far-UV Imaging Spectrograph)의 모습이다. 한국천문연구원의 자외선망원경이 성공적으로 운영되어 우주나라도 우주망원경 보유국이 되었다. 또한 한국은 GALEX 자외선 우주망원경 과제에 참여하여 많은 연구 성과를 내고 있다.
갈렉스 자외선 우주망원경
적외선 망원경
적외선 망원경이란 모든 전자기파 중에서 적외선만을 모아 관측 하는 망원경이다. 적외선은 파장이 전파보다는 짧고 가시광선 보다는 긴 전자기파이다. 그런데 우주에서 발생한 적외선 중 가시광선에 파장이 가까운 것은 어느 정도 지구대기를 통하므로 지상에서 관측할 수 있지만 가시광선과 파장 차이가 큰 적외선의 경우 지구대기에 의해 거의 차단되므로 우주공간에 망원경을 설치하여야 관측이 가능하다. 그리고 일반적으로 지상용 근적외선망원경은 특별히 따로 만들지는 않고 광학망원경에 적외선을 검출할 수 있는 장비를 부착해서 사용한다.
카시닉스 적외선 카메라
위 그림은 한국 천문연구원에서 개발한 카시닉스(KASINICS)라는 지상망원경용 적외선 카메라 이다. 현재 보현산 천문대 1.8m 망원경에 설치되어 관측하고 있다.
아래 그림은 카시닉스로 관측한 영상을 나타내며, 왼쪽은 허블우주망원경의 가시광선 영상이고, 오른쪽은 카시닉스로 관측한 영상이다. 위의 사진에서 볼 수 있듯이 가시광선에서 보이지 않는 수많은 별들이 적외선에서 나타난다.
허블과 카시닉스 예시
전파 망원경
전파는 전자기파 중 파장이 가장 긴(= 주파수가 가장 낮은) 전자기파이다. 전파망원경은 우주의 천체에서 발생한 전파를 관측하여 천체의 성질을 규명하고자 만든 망원경이다. 전파는 가시광선과 마찬가지로 지구대기를 통과한다. 그러나 모든 전파가 지구대기를 통과하는 것은 아니다. 또한 전파는 지상의 통신용으로 널리 이용되므로 우주에서 오는 전파와 구분하기 위해 국제 규약으로 천문학 연구용 주파수를 따로 정하고 기업이나 군사용 등으로 천문학용 주파수를 사용할 수 없도록 정하고 있다.
KVN연세대, KVN제주, KVN울산
사진은 한국천문연구원이 보유하고 있는 직경 14m 전파망원경이다. 또한 한국은 KVN(Korea VLBI Network)사업을 수행중이며, 이 사업으로 서울, 울산, 제주도에 전파망원경을 설치하여 동시에 관측을 수행하면 한반도 크기의 커다란 전파망원경으로 관측한 효과를 낼 수 있다.
최종수정일

2017년 3월 27일