화요일, 5월 27, 2014

[AstroTech/3째주] 1. 대기는 천체관측의 방해

[AstroTech/3째주] 1. 대기는 천체관측의 방해

영문강좌 동영상
https://class.coursera.org/astrotech-001/lecture/download.mp4?lecture_id=87

한글요약 자막 동영상



지구에 대기가 없다면 생명도 없었을 겁니다. 이렇게 소중한 대기가 천문가에겐 원망의 대상입니다. 우주를 보는데 방해만 될 뿐이니까요.

대기 밖에서 관측한 사진 몇장을 보시죠.


챈드라 X-선 관측 망원경에서 찍은 은하단 사진으로 A1689 로 알려져 있습니다. 23억광년 떨어진 은하가 밀집되어 있습니다. 관측에 의하면 자주색 부분은 무려 온도가 무려 1억도 가량 된다고 합니다.

[참고: http://chandra.harvard.edu/photo/2008/a1689/ ]

챈드라 X 선 망원경은 나사에서 쏘아올린 우주 망원경입니다. 허블 우주 망원경의 성공적 활약 이후 다른 파장대의 빛을 관측하는 우주 망원경이 대기권 밖에 보내졌습니다. 위와 같은 X 선 사진은 가시광 영역을 주로 관측하는 허블 망원경에서도 얻을 수 없는 관측자료입니다.

[참고: http://en.wikipedia.org/wiki/Chandra_X-ray_Observatory ]

아래 사진은 스피쳐 우주 망원경으로 찍은 적외선 사진입니다. 연간 1천여개의 별이 새로 탄생하는 은하를 찍은 겁니다. 별은 우주 먼지속에서 태어나죠. 막 태어난 별들이 우주 먼지속에 쌓여 있어서 적외선으로 관측 해야 했습니다.

[참고: http://www.spitzer.caltech.edu/images/3430-sig10-023-A-Powerful-Shrouded-Starburst ]



스피쳐 망원경 역시 나사의 우주 망원경으로 적외선으로 우주를 관측합니다.

[참고: http://en.wikipedia.org/wiki/Spitzer_Space_Telescope ]

다음은 실제 관측 사진은 아니고 그림입니다. X선 이중성으로 별이 블랙홀에 끌려들어가는 모습을 상상해서 그린 겁니다. 이 그림은 허블 망원경의 관측 데이터를 근거로 그렸다고 하네요. 블랙홀은 직접 관측되지 않습니다. 별이 끌려 들어가며 온도가 급격히 높아지는데 이로인해 X 선이 방출되므로 이를 근거로 블랙홀을 예상한답니다.

[참고: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/30/image/a/ ]



대기가 천문학자에게 주는 방해는 세가지로 볼 수 있습니다.

첫째, 지구의 대기는 우주로부터  쏟아지는 빛 중 아주 일부분만 통과합니다.우주에서 일어나는 현상을 보고자하는 천문학자에겐 아주 원망 스럽죠. 하지만 적외선과 자외선이 그대로 지구 표면에 다달았다면 지구는 뜨거워 져서 지금같은 생명체는 없었겠지요. 하믈며 X 선같은 방사선은 둘말 할 나위도 없겠구요.

둘째, 대기 밀도가 균일 하지 않아서 마치 빛이 물을 통과하듯 별빛이 마구 굴절된다는 겁니다. 공기 밀도차에 의한 굴절율이 아주 미미하지만 망원경을 통해 관측한 사진을 아주 흐리게 합니다.

셋째, 아주 예전에는 크게 문제될 것이 없었겠지만 현대의 도심 불빛은 심각합니다. 대기에 산란되어 밤하늘을 밝게 만드니까요. 오죽하면 불빛공해(Light Pollution)라 하겠습니까. 이를 피해 멀리 시골로 가더라도 아주 깜깜한 밤하늘을 기대하기 어렵죠.

태양에서 날아오는 하전 입자가 대기에 부디치면 방전하며 밤하늘을 밝힙니다. 고위도 지방으로 갈수록 밝게 빛나는데 일견 아름다운 자연경관 이겠지만 이역시 천체관측자에겐 어두운 별을 못보게 만드는 원망일 뿐이죠.

이런 대기의 영향을 피하기 위해 망원경을 우주로 보내려고 합니다. 하지만 쉽지않죠.


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