신비한 천문광학기술, 스바루 망원경! 

   지난 5월 21일, 전 세계가 금환일식에 열광했습니다. 한국에서는 약간의 위도와 경도 차이로 부분일식(80%)만 가능했는데, 홍콩, 동경, 미국 일부에서는 달이 태양을 완전히 가리는 금환일식을 볼 수 있었습니다. 이 현상을 담기 위해 국과위 블로그 기자인 저, 최경호 기자가 일본 현지로 급파됐습니다. 이번 기사에서는 직접 촬영한 금환일식 모습과 날로 발전하는 일본의 천문광학기술을 대표하는 ‘스바루 천체망원경’에 대해 소개하고자 합니다.

[2012년 5월 21일, 마카오, 홍콩, 동경, 미국 일부에서 금환일식을 볼 수 있었다. 태평양 한 가운데서 금환일식이 최대치를 이루고 있음을 알 수 있다]cc이미지: Creative Commons License에 따라 사용가능한 이미지, google earth NASA

  21일 당일, 동경 현지 일기예보는 종일 흐림 & 비.
  과연 볼 수 있을까 걱정이 되어, 전날 동경에서 약간 떨어진 요코하마로 이동했습니다.

금환일식, 하루 전 확인한 도쿄날씨는 비

  다음날, 여전히 구름은 잔뜩 끼어있었지만 다행히 비는 내리지 않아 선명한 금환일식을 볼 수 있었습니다. 이번 도쿄 금환일식은 173년 만에 나타난 천문현상이었습니다. 일본에서는 금환일식을 촬영하기 위해 필요한 ND필터가 조기 매진되는가 하면, 우천을 대비하여 비행기를 띄워 날씨에 상관없이 구름위에서 금환일식을 생중계 할 수 있도록 하는 등 다양한 이벤트를 마련하기도 했습니다. 
 

요코하마에서 본 금환일식 -직접촬영 / Nikon D300, 200mm, 편광필터, 조리개 무한대

  사실 누구나 한 번쯤은 어두운 밤하늘에 떠있는 예쁜 별을 자세히 보고 싶은 욕심을 가져봤을 텐데요, 이를 가능하게 한 것은 바로 날로 발전하고 있는 천문광학기술이었습니다. 대표적으로 일본에서는 스바루 천체망원경을 개발하였는데요, 단일 렌즈로는 세계 최대 규모로, 주경은 직경이 8.3m에 이르고, 센서의 크기가 1.5m(지름)일 정도로 크지만 표면 가공정밀도가 0.0015μm이며 노광 폭이 전역에서 3μm 내외일 정도로 매우 정밀합니다. 미 캘리포니아공대의 ‘케크 망원경’의 주경이 10m에 이르지만 여러 조각의 거울을 이은 것이어서 선명도에서 비교가 되지 않는다는 평가입니다. 
 

천체를 촬영하는 스바루 망원경의 구조. cc이미지: Creative Commons License에 따라 사용가능한 이미지http://en.wikipedia.org/wiki/Subaru_Telescope


  스바루 망원경은 총 무게가 555t에 이를 정도로 큽니다. 일본 국립천문대는 하와이 최고봉 마누케아산(4200m) 정상 부근에 이 망원경을 설치하기 위해 4000억 엔의 예산과 8년의 세월을 쏟아 부었다고 하네요. 1999년 1월에는 처음으로 빛을 받아들이는 First Light 행사가 열렸습니다. 당시 일본 전역에 생중계 되며 우주와 천문학에 대한 일반인의 관심이 폭발적으로 높아지기도 했습니다.

  이후 본격운영에 들어간 스바루는 세계 최고의 망원경이라는 명성을 과시하듯 안드로메다 성운 남서부분의 영상까지 촬영해내는데 성공했습니다. 최근에는 우주의 가장 먼 영역에서 무서운 속도로 별을 만들어 내는 태초의 은하(GN-108036으로 명명된 은하)를 발견해 내기도 했습니다. 

미국 하와이 섬의 마우나케아 천문대에 있는 스바루 망원경.cc이미지: Creative Commons License에 따라 사용가능한 이미지http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:MaunaKea_Subaru.jpg

 스바루 망원경은 일본의 기초과학 투자가 틈새 전략에 치중하고 있음을 보여주는 대표적 사례입니다. 건설 당시, 전 세계 천문학계는 전파망원경에 집중하고 있었거든요. 소립자 물리학의 기본인 입자 가속기 건설에 있어 후발국이었던 일본이 세계 최고의 중성미자 관측시설인 슈퍼 가미오칸테와 효고현 중입자가속기치료센터(이하 HIBMC. Hyogo Ion Beam Medical Center) 등에 집중하는 모습도 그 맥락을 함께 하고 있습니다.

  최초의 망원경은 1608년 네덜란드의 한스 리퍼세이(Hans Lippershey)에 의해 발명되었습니다. 한스 리퍼세이는 안경 제조자였던데요, 어느 날 볼록렌즈와 오목렌즈를 겹쳐 보다가 멀리 있는 교회 첨탑이 가깝게 보이는 것을 발견하고 망원경을 만들게 되었다고 합니다. 그리고 이 소식을 전해들은 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei)가 이 원리를 이용하여 천체망원경을 만들었고, 밤하늘을 보는데 이용했던 것이죠.

  하지만 렌즈를 사용하는 굴절망원경은 큰 렌즈를 만드는데 어려움이 많아 반사망원경이나 광학망원경으로 발전했고, 최근에는 천체에서 나오는 전파를 수입할 수 있는 전파망원경으로 더욱 다양해 졌습니다.

천체망원경은 접안경에 의해서 맺혀진 상을 대물렌즈로 보여준다


 망원경의 기능은 크게 집광력, 배율, 분해능 세 가지로 구분할 수 있는데, 집광력은 빛을 모아주는 대물렌즈의 기능을 하며, 배율은 작은 상을 크게 해주는 접안렌즈의 기능입니다. 그리고 분해능은 이상적인 천체관측조건에서 상이 얼마나 또렷하게 보이는가를 나타내는 척도입니다. 최근에는 천체망원경의 분해능이 가장 중요한 요소로 부각되고 있는데, 이 값이 적을수록 잘 분해하여 볼 수 있다는 것을 의미한다고 하네요. 분해능은 다음과 같은 공식으로 나타낼 수 있습니다.

 결과적으로 망원경의 구경이 클수록 분해능의 값은 적어집니다. 대기권 밖에 있는 허블망원경의 분해능은 방해하는 대기가 없으므로 이론적인 회절한계에 가까워 매우 우수한 분해능을 가지고 있습니다.

  태어나서 처음으로 실제 금환일식을 보며 천문광학기술의 발전에 관심을 갖게 되었습니다. 그리고, 이처럼 날로 발전하는 과학기술이 천체망원경의 발전으로 이어지면서 머나먼 우주의 깊은 곳까지도 조금씩 알아가고 있다는 생각이 들었습니다. 이렇게 발전을 거듭한다면 머지않은 날에 우주의 비밀이 밝혀질 수도 있지 않을까요? 

금환일식에 대한 내용은 다음 포스팅을 참고하세요~!!
부분일식, 아침에 보는 해품달?(http://nstckorea.tistory.com/384)


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