VLBI Exploration of Radio Astrometry
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1. 개요
VLBI Exploration of Radio Astrometry (VERA)는 상대 VLBI 기법을 사용하여 은하계의 3차원 정밀 지도를 작성하는 전파 관측 프로젝트이다. 4기의 20m 전파 망원경을 사용하여 은하계 내 메이저 천체의 위치와 운동을 정밀하게 측정하며, 일본 국립천문대가 주도하여 이와테현, 가고시마현, 도쿄도, 오키나와현에 망원경을 설치하여 운영한다. VERA는 오리온 KL 천체까지의 거리를 정밀하게 측정하고, S269와 같은 별 형성 영역까지의 거리를 측정하는 등, 은하계 구조와 진화 연구에 기여한다. VERA 외에도 광 결합 VLBI 프로젝트, 우주 VLBI 계획, 국제 공동 VLBI 관측 프로젝트 등 다양한 VLBI 프로젝트가 진행 중이며, 한국우주전파관측망(KVN)과 통합되어 관측 데이터 처리 능력을 향상시키고 있다. VERA는 일본 국내 여러 기관과 국제 협력 기관이 참여하여 연구를 진행하며, 우주 대규모 구조 연구를 포함한 다양한 천문학 분야 연구에 기여하고 있다.
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| VLBI Exploration of Radio Astrometry | |
|---|---|
| VERA | |
 | |
| 종류 | 전파 망원경 |
| 위치 | 일본 |
| 좌표 | 다양한 장소에 위치 |
| 건설 시작 | 1998년 |
| 첫 관측 | 2002년 |
| 운영 기관 | 국립 천문대 |
| 웹사이트 | VERA 프로젝트 공식 웹사이트 |
| 기술 사양 | |
| 망원경 직경 | 20m (4개 안테나) |
| 작동 주파수 | 22 GHz, 43 GHz |
| 기준선 길이 | 최대 2300km |
| 각 해상도 | 약 40 마이크로초각 |
| VLBI 전파 천문학 탐사 | |
| 약자 | VERA |
| 종류 | 전파 망원경 어레이 |
| 국가 | 일본 |
| 운용 기관 | 국립 천문대 |
| 위치 | 일본 전역 |
| 첫 관측 | 2002년 |
| 파장 | 마이크로파 |
| 주파수 | 22 GHz, 43 GHz |
| 주요 목표 | 은하수의 3차원 지도 작성 |
| 망원경 수 | 4 |
2. VERA 프로젝트
VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 프로젝트는 일본 국립천문대가 주도하는 전파천문학 프로젝트로, 상대 VLBI 기법을 활용하여 은하계의 3차원 구조와 운동을 정밀하게 측정하는 것을 목표로 한다. 이를 통해 은하계 내 메이저 천체의 위치와 운동을 파악하여 은하계의 구조와 진화를 연구한다.
한국천문연구원은 2011년 7월 20일 일본 국립천문대와 '한일상관센터' 공동 운영에 합의하여, 한국우주전파관측망(KVN)과 VERA의 관측 자료를 함께 처리하게 되었다. 이 협력을 통해 양국의 전파망원경 네트워크가 통합되어 마치 지름 2000km에 달하는 거대 전파망원경과 같은 효과를 얻게 되었다.[2]
VERA 프로젝트는 독자적인 관측 기술과 장비를 통해 여러 중요한 천문학적 성과를 거두었으며, 자세한 내용은 하위 문단에서 다룬다.
2. 1. 관측 기술 및 목표
VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 프로젝트는 상대 VLBI(Very Long Baseline Interferometry) 기법을 사용하여 은하계의 3차원 정밀 입체 지도를 작성하는 것을 목표로 하는 전파 관측 프로젝트이다. 이 프로젝트는 4기의 구경 20m 전파 망원경을 이용해 은하계 내에 존재하는 메이저 천체의 위치와 운동을 정밀하게 측정함으로써, 은하계의 구조와 운동에 대한 연구를 수행한다.기존 관측을 통해 은하계 구조의 대략적인 모습은 알려졌으나, 정확한 전파원의 위치 및 운동에 대한 대규모 연구는 부족했다. VERA 프로젝트는 상대 VLBI 기술과 지구 공전에 의한 연주시차 측정을 결합하여 보다 정밀하게 전파원의 위치 및 운동을 관측하고, 이를 통해 은하계의 구조와 진화를 밝히는 것을 목표로 한다.
일본 국립천문대는 구경 20m의 파라볼라 안테나를 미즈사와(이와테현 오슈시 미즈사와 호시가오카 정), 이리키(가고시마현 사쓰마센다이시 이리키 정 우라노미), 오가사와라(도쿄도 오가사와라 촌 치치지마), 이시가키지마(오키나와현 이시가키시 토노시로)의 4곳에 설치하여 운영하고 있다. 이 망원경들의 가장 큰 특징은 동시에 2개의 천체를 관측할 수 있는 2빔 시스템을 갖추고 있다는 점이다. 하나의 수신기로 관측 대상 천체를, 다른 수신기로 그 근처의 참조 천체를 동시에 관측하여 대기 흔들림의 영향을 보정함으로써 천체 위치 결정의 정밀도를 크게 향상시킨다. 이러한 관측 기법을 상대 VLBI라고 부른다.
한편, 한국천문연구원은 2011년 7월 20일 일본 국립천문대와 협력하여 양국의 전파망원경 관측 자료를 처리하는 '한일상관센터' 공동 운영에 합의했다. 이를 통해 한국우주전파관측망(KVN)과 일본의 VERA가 통합되어, 마치 지름 2000km에 달하는 거대 전파망원경과 같은 효과를 낼 수 있게 되었다.[2]
VERA는 관측을 통해 중요한 성과를 거두었다. 2007년 7월에는 오리온 대성운 내 오리온 KL 천체까지의 거리가 1,425±62 광년임을 밝혀냈다. 오리온 KL 천체는 별의 탄생 과정을 연구하는 데 매우 중요한 천체이므로, 정확한 거리 측정은 큰 의미를 가진다. 이 결과는 당시까지 이루어진 오리온 KL 천체 거리 측정 중 가장 정밀한 것이었다. 같은 시기에 S269라는 별 형성 영역까지의 거리도 17,250±750 광년으로 측정되었는데, 이는 연주시차 측정법으로 거리가 결정된 천체 중 가장 먼 거리에 해당하며 VERA의 높은 위치 결정 성능을 보여주는 결과이다.
2. 2. 관측 장비
VERA 프로젝트는 은하계의 3차원 정밀 입체 지도를 작성하기 위해 일본 국립천문대가 운영하는 전파 망원경 네트워크이다. 이 프로젝트에서는 구경 20m의 전파 망원경 4기를 사용한다. 각 망원경은 다음 위치에 설치되어 운영 중이다.| 관측소 이름 | 위치 |
|---|---|
| 미즈사와국 | 이와테현 오슈시 미즈사와 호시가오카 정 |
| 이리키국 | 가고시마현 사쓰마센다이시 이리키 정 우라노미 |
| 오가사와라국 | 도쿄도 오가사와라 촌 치치지마 |
| 이시가키지마국 | 오키나와현 이시가키시 토노시로 |
이 망원경들의 가장 큰 특징은 동시에 2개의 천체를 관측할 수 있는 2빔 전파 망원경이라는 점이다. 하나의 수신기로는 목표 관측 천체를, 다른 수신기로는 그 근처에 있는 밝은 참조 천체(퀘이사 등)를 동시에 관측한다. 이를 통해 지구 대기의 흔들림으로 인한 전파 신호의 위상 변화를 효과적으로 보정할 수 있다. 이 관측 기법을 상대 VLBI라고 부르며, 이를 통해 천체의 위치 결정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.
2. 3. 주요 연구 성과
2007년 7월, VERA를 사용하여 오리온 대성운 안의 오리온 KL 천체까지의 거리가 1425±62광년으로 측정되었다. 오리온 KL 천체는 별의 탄생 과정을 연구하는 데 중요한 천체이기 때문에, 이 천체까지의 거리를 정확하게 아는 것은 매우 중요하다. 이 측정 결과는 기존의 오리온 KL 천체 거리 측정 연구 중 가장 정밀도가 높은 성과이다.같은 시기에, S269라는 별 형성 영역까지의 거리도 17250±750광년으로 밝혀졌다. 이는 연주시차 측정을 통해 거리가 결정된 천체 중에서 가장 멀리 있는 천체에 해당하며, VERA의 높은 위치 결정 정밀도를 보여주는 결과이다.
3. VERA 이외의 VLBI 프로젝트
VERA 프로젝트 외에도 다양한 VLBI 프로젝트가 진행 중이며, 이들은 서로 다른 목표와 방식을 가지며 상호 보완적인 역할을 수행한다. 대표적으로 일본 내 여러 관측소를 광섬유로 연결하여 운영하는 광 결합 VLBI 프로젝트, 인공위성과 지상 망원경을 함께 사용하는 우주 VLBI 계획, 그리고 여러 국가가 참여하는 국제 공동 VLBI 관측 프로젝트 등이 있다. 한국천문연구원도 한국우주전파관측망(KVN)을 통해 일본 및 다른 동아시아 국가들과의 국제 협력 프로젝트에 참여하고 있다.[2]
3. 1. 광 결합 VLBI 프로젝트
광 결합 VLBI 프로젝트는 일본 내 여러 기관의 전파 망원경을 광섬유로 연결하여 VLBI로 운용하는 프로젝트이다. 참여 기관 및 관측국은 다음과 같다.[1]
3. 2. 우주 VLBI 계획
지상에서 대형 전파 망원경으로 관측을 실시하는 VERA 관측과 달리, 우주 VLBI 관측은 우주 궤도에 있는 인공위성에 탑재된 관측 장치와 지상에 설치된 전파 망원경을 함께 사용하여 이루어진다. 대표적인 우주 VLBI 계획으로는 하루카와 ASTRO-G가 있다.지상 기반의 VERA와 우주 VLBI는 서로 상호 보완적인 관계에 있다. 일반적으로 간섭계에서는 기선(基線, baseline) 길이가 길어질수록 감도가 떨어지는 경향이 있다. 기선 길이가 30000km에 달하는 우주 VLBI의 경우, 멀리 떨어진 활동 은하핵의 블랙홀 주변과 같이 극히 밝은 천체의 초고해상도 관측에 적합하다.
반면, VERA 프로젝트는 우리 은하계 내의 메이저 천체를 지속적으로 관측하여 그 운동과 위치를 정밀하게 측정하는 것을 주된 목적으로 한다. 이러한 종류의 관측은 우주 VLBI로는 수행하기 어렵다. 이처럼 두 방식은 근본적인 목적과 적합한 관측 대상이 다르기 때문에, 같은 VLBI 관측 기술을 사용하더라도 경쟁 관계라기보다는 서로의 부족한 부분을 채워주는 상호 보완적인 역할을 수행한다.
3. 3. 국제 공동 VLBI 관측 프로젝트
한국천문연구원은 2011년 7월 20일 일본 국립천문대와 양국의 전파망원경 관측 자료를 처리하는 '한일상관센터' 공동 운영을 위한 합의 각서에 서명했다.[2] 이 합의에 따라 한국우주전파관측망(KVN)과 일본의 VERA가 통합되어, 지름 2000km에 달하는 거대 전파망원경과 같은 효과를 얻을 수 있게 되었다.[2]또한, 한국과 중국 등에 설치된 전파 망원경들과 협력하여 약 6000km의 기선 길이를 확보하는 국제 VLBI 관측 계획인 동아시아 VLBI 관측망(EAVN, East Asian VLBI Network)이 추진되고 있다. 일본의 VERA 관측 장치 역시 이 계획에 참여할 예정이다.
4. 한-일 협력: 한국우주전파관측망(KVN)과의 통합
2011년 7월 20일, 한국천문연구원은 일본 국립천문대와 합의 각서를 체결하고, 양국 전파망원경의 관측 자료를 처리하는 '한일상관센터'를 공동으로 운영하기로 했다. 이 협력을 통해 한국우주전파관측망(KVN)과 일본의 VERA가 통합되어, 지름 2000km의 거대 전파망원경 효과를 낼 수 있게 되었다.[2]
5. 연구 추진 조직
한국천문연구원은 2011년 7월 20일 일본 국립천문대와 '한일상관센터' 공동 운영을 위한 합의 각서에 서명했다. 이 합의는 양국의 전파망원경이 관측한 자료를 함께 처리하기 위한 것으로, 이를 통해 한국우주전파관측망(KVN)과 일본의 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry)가 통합되어 마치 지름 2000km 크기의 거대한 단일 전파망원경과 같은 성능을 발휘할 수 있게 되었다.[2]
이 연구에는 다음과 같은 기관들이 참여하고 있다.
6. 연구 분야
- 우주 대규모 구조
참조
[1]
웹사이트
VERAとは - コトバンク
https://kotobank.jp/[...]
2021-11-07
[2]
뉴스
韓·日 연결, 지름 2000km 전파망원경 구축키로
http://biz.chosun.co[...]
조선비즈
2011-07-21
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