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장기선 간섭계

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목차

1. 개요

칼 G. 얀스키 초대형 전파 간섭계(VLA)는 27개의 25m 안테나로 구성된 구경 합성 간섭계로, 최대 351개의 기준선을 통해 가변 직경의 단일 안테나처럼 작동한다. 1970년대에 건설되어 확장된 VLA는 74MHz에서 50GHz의 주파수 범위와 0.2~0.04초의 각 분해능을 가지며, 전파 은하, 퀘이사 등 다양한 천체를 연구하는 데 사용된다. 미국 뉴멕시코주 소코로에 위치하며, 2011년 업그레이드 이후 명칭이 변경되었다. 2023년에는 차세대 초대형 배열로의 전환을 발표했다.

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장기선 간섭계
지도
기본 정보
매우 큰 배열
매우 큰 배열
위치미국뉴멕시코주소코로 서쪽
좌표34°04′43″N 107°37′06″W
해발고도약 2,124m (6,970 피트)
면적50에 걸쳐 확장
건설 시작1973년
완공1980년
소유주미국 국립과학재단
운영자국립 전파 천문대
망원경 세부 정보
유형전파 망원경 간섭계
반사경 직경25 미터 (82 피트)
반사경 수27
기타
웹사이트국립 전파 천문대

2. 특징

VLA는 27개의 독립적인 안테나로 구성되어 있으며, 각 안테나는 지름 25m, 무게 209ton에 달한다.[4] Y자 형태의 트랙 위를 이동하며, 최대 351개의 독립적인 기준선을 가진 구경 합성 간섭계를 사용하여 가변 직경을 가진 단일 안테나처럼 작동한다. 도달 가능한 각 분해능은 0.2~0.04 초 사이이다.[6]

망원경 본체는 소코로 군과 캐트론 군에 걸쳐있는 샌 어거스틴 평원에 설치되어 있으며,[31] 소코로에서 국도 60호선을 따라 약 80km 서쪽에 위치한다. 시설의 반경은 21km가 넘는다.

VLA는 현재 확장 VLA(EVLA) 계획에 따라 개량되고 있다. 이 계획은 수신기, 상관기, 데이터 전송 시스템을 개량하여 감도를 5~20배 향상시키고 관측 가능 주파수 대역을 확장하며(제1단계), 파이타운과 로스앨러모스에 설치된 VLBA 안테나와 완전히 동기화하는 것 외에, 총 8개의 안테나를 시스템에 통합하여 공간 분해능을 10배 향상시키는(제2단계) 것이다. 2012년 3월 31일, VLA는 전파 천문학의 창시자인 칼 잰스키를 기념하여 "칼 G. 잰스키 매우 큰 배열"로 명칭이 변경되었다.[32]

2. 1. 구성

1,700m 상공에서 촬영한 시설 부지


전파 망원경은 27개의 독립적인 안테나와 1개의 예비 안테나로 구성되며, 각 안테나는 접시 지름이 25m이고 무게는 209MT이다.[4] 안테나는 Y자 형태의 트랙 세 팔을 따라 분산되어 있으며, 각 팔의 길이는 21km이다. 이 팔을 따라가는 레일 트랙을 사용하고, 한 지점에서 미국 60번 국도와 평면 교차로에서 교차하며, 특별히 설계된 리프팅 기관차("Hein's Trein")를 사용하여,[5] 안테나는 여러 준비된 위치로 물리적으로 재배치될 수 있다.

일반적으로 네 가지 구성(A, B, C, D)을 사용하며, A 구성은 가장 크고 D 구성은 가장 조밀하다. D 구성은 모든 접시가 중심점에서 600m 이내에 위치한다. 천문대는 16개월마다 모든 가능한 구성(여러 하이브리드 포함)을 순환하며, 안테나는 3~4개월마다 이동한다. 더 작은 구성으로의 이동은 두 단계로 이루어지며, 먼저 동쪽과 서쪽 팔을 줄이고 나중에 북쪽 팔을 줄인다. 이를 통해 매우 북쪽 또는 남쪽의 소스에 대한 이미징을 단기간 동안 개선할 수 있다.[7][8]

주파수 범위는 에서 (400 cm에서 0.7 cm)이다.[9]

VLA의 Pete V. Domenici 과학 운영 센터(DSOC)는 소코로에 있는 뉴멕시코 광산 기술 연구소 캠퍼스에 위치해 있다. DSOC는 또한 서쪽의 하와이에서 동쪽의 미국령 버진 아일랜드까지 위치한 10개의 25m 접시로 구성된 초장기선 간섭계(VLBA)의 제어 센터 역할을 하며, 이는 세계 최대 규모의 전용, 풀타임 천문학 기기이다.[10]

이 망원경군은 지름 25m의 포물선 안테나 27기로 구성되어 있으며, 한 변이 21km인 'Y'자 형태로 부설된 선로 위를 이동시키면서 배치하여 관측을 수행한다.

2. 2. 운영 센터

VLA의 피트 V. 도메니치 과학 운영 센터(DSOC)는 뉴멕시코주 소코로에 있는 뉴멕시코 광산 기술 연구소 캠퍼스에 있다.[10] DSOC는 또한 초장기선 간섭계(VLBA)의 제어 센터 역할도 수행한다.[10]

3. 업그레이드 및 명칭 변경

2011년, 10년에 걸친 업그레이드 프로젝트를 통해 VLA(Very Large Array, 초대형 전파 간섭계)는 기술적 능력을 최대 8,000배까지 확장했다. 1970년대의 전자 장비는 최첨단 장비로 교체되었다. 이처럼 증가된 능력을 반영하기 위해 VLA 관계자들은 과학계와 대중에게 배열의 새로운 이름을 짓는 데 대한 의견을 구했으며, 2012년 1월, 이 배열의 이름이 "칼 G. 얀스키 초대형 전파 간섭계"로 변경될 것이라고 발표했다.[11][12][13] 2012년 3월 31일, VLA는 안테나 조립 건물 내부에서 열린 기념식에서 공식적으로 이름을 변경했다.[14]

VLA를 개량하여 더욱 고성능으로 만들기 위해 확장 VLA(EVLA) 계획이 진행되었다. 이 계획은 수신기, 상관기, 데이터 전송 시스템을 개량하여 감도를 현재의 5배에서 20배로 향상시키고 관측 가능 주파수 대역을 확장하는 1단계와, 파이타운과 로스앨러모스에 설치된 VLBA의 안테나와 완전히 동기화하는 것 외에 총 8개의 안테나를 시스템에 통합하여 공간 분해능을 10배 향상시키는 2단계로 구성된다. 2012년 3월 31일, 이 확장 계획이 완성에 가까워짐에 따라, 미국 국립 전파 천문대는 VLA의 명칭을 "칼 G. 잰스키 매우 큰 배열"(Karl G. Jansky Very Large Array)로 변경한다고 발표했다.[32] 이는 전파 천문학의 창시자인 칼 잰스키를 기념한 명칭이다.

4. 주요 연구 및 탐사

VLA는 전파 은하, 퀘이사, 펄서, 초신성 잔해, 감마선 폭발, 전파를 방출하는 별, 태양과 행성, 천체 메이저, 블랙홀, 그리고 은하수와 외부 은하의 상당 부분을 구성하는 수소 가스를 포함한 많은 천문학적 객체를 조사할 수 있도록 설계된 다목적 장비이다. 1989년 VLA는 보이저 2호 우주선이 해왕성을 지나갈 때 전파 통신을 수신하는 데 사용되었다.[15]

VLA는 NRAO VLA 전천 탐사 및 20cm 파장의 희미한 전파 하늘 이미지를 포함하여 전파원에 대한 여러 대규모 탐사를 수행하는 데 사용되었다.

2017년 9월에 VLA 전천 탐사(VLASS)가 시작되었다.[17] 이 탐사는 VLA에서 관측 가능한 전체 하늘(지구 하늘의 80%)을 세 번의 완전한 스캔으로 덮을 것이다.[18] 천문학자들은 이 탐사를 통해 현재 알려진 것보다 4배나 많은 약 1,000만 개의 새로운 천체를 발견할 것으로 예상한다.[18]

5. 역사

데이비드 S. 히스첸은 VLA 개발의 원동력이었으며, "16년 동안 세계 최고의 전파 천문대를 지속적으로 지원하고 이끌었다"는 평을 받았다.[19] 미국 의회는 1972년 8월 VLA 프로젝트를 승인했고, 약 6개월 후 공사가 시작되었다. 첫 번째 안테나는 1975년 9월에 설치되었고, 총 78500000USD가 투자된 후 1980년에 공식적으로 개관했다.[9] 이는 세계 최대 규모의 전파 망원경 배열이었다.

1997년 VLA는 칼 세이건이 쓴 동명의 소설을 영화화한 영화 컨택트에 등장했다.[20][21][22]

VLA가 건설된 1970년대의 노후된 기술을 업그레이드하기 위해 VLA는 확장형 초대형 배열(EVLA)로 발전했다. 이 업그레이드는 샌 어거스틴 부지에 새로운 하드웨어를 설치하여 기기의 감도, 주파수 범위 및 해상도를 향상시켰다. 이 업그레이드의 두 번째 단계에서는 자금 지원이 된다면 최대 300km 떨어진 뉴멕시코 주의 다른 지역에 최대 8개의 추가 안테나를 추가할 수 있다.[23]

2012년 3월 31일, 이 확장 계획이 완성에 가까워짐에 따라, 미국 국립 전파 천문대는 VLA의 명칭을 "칼 G. 잰스키 매우 큰 배열"(Karl G. Jansky Very Large Array)로 변경한다고 발표했다.[32] 이는 전파 천문학의 창시자인 칼 잰스키를 기념한 명칭이다.

2023년 6월, 국립 전파 천문대는 노후된 안테나를 부지에 160개의 새로운 안테나로 교체하고 북미 전역에 100개의 보조 안테나를 설치할 것이라고 발표했다. 건설에 약 20억달러, 운영에 약 9000만달러가 소요될 것으로 예상되는 이 프로젝트는 현재 시설의 기능을 대폭 확장하고 주파수 감도를 50GHz에서 100GHz 이상으로 증가시킬 것이다. 이 시설은 "'''차세대 초대형 배열'''"로 이름이 변경될 예정이다.[24][25]

6. 관광

VLA는 소코로에서 서쪽으로 약 약 80.47km 떨어진 매그달레나와 데이틸 마을 사이에 있으며, 미국 60번 국도가 단지를 동서로 통과한다.[26]

VLA 부지는 유료 입장으로 방문객에게 개방되어 있으며,[3] 방문자 센터에는 작은 박물관, 극장, 기념품 가게가 있다. 방문자 센터는 상시 직원이 배치되지 않으므로, 자율 도보 투어가 가능하다. 이 지역이나 인구 밀도가 낮은 주변에는 음식이 거의 없다는 점과 고지대 사막은 날씨 변화가 심하며 4월까지도 추울 수 있다는 점을 방문객에게 경고한다.[3] 현장 방문이 어려운 사람들을 위해 NRAO는 'VLA 탐험가'라는 VLA 가상 투어를 제작했다.[27]

VLA 부지는 2020년 3월부터 2022년 10월까지 방문객에게 폐쇄되었다.[28][29]

VLA 도보 투어에서 남쪽에서 바라본 브레이스웰 라디오 해시계. 로널드 N. 브레이스웰의 이름을 딴 이 해시계는 하루 중 다른 시간과 연중 다른 시간에 중앙 구체(노몬)의 그림자 위치를 땅에 표시한다. 2017년 12월 22일의 그림자는 동지선과 오후 1시(태양시) 표시에 매우 가깝게 떨어진다. 노몬 북쪽의 다른 두 줄의 마커는 춘분과 하지에 해당한다. 노몬 남쪽의 추가 마커 줄은 백조자리 A와 카시오페이아 A의 전파원의 "그림자" 위치를 표시한다. 해시계 뒤쪽의 기둥은 브레이스웰이 1980년에 폐기한 스탠퍼드 대학교의 전파 망원경 배열에서 회수된 것으로, 그가 초대한 방문객들이 끌로 서명했었다.

7. 대중문화

VLA는 독특한 외관 덕분에 여러 SF 영화와 영상 작품에 등장했다. 아서 C. 클라크 원작의 2010년(1984년)과 칼 세이건 원작의 컨택트(1997년)가 대표적이며, 두 작품 모두 VLA 부지 내에서 촬영되었다.[1]

참조

[1] 웹사이트 VLA Antennas and The Barn https://public.nrao.[...] 2020-05-19
[2] 웹사이트 Welcome to the Very Large Array http://www.vla.nrao.[...]
[3] 웹사이트 Visit the VLA https://public.nrao.[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[4] 웹사이트 Welcome to the Very Large Array! http://www.vla.nrao.[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[5] 뉴스 Hein Hvatum, 85; Engineered Telescope to the Heavens https://www.washingt[...] 2008-05-29
[6] 웹사이트 Very Large Array https://public.nrao.[...] The National Radio Astronomy Observatory
[7] 웹사이트 VLA Configurations https://public.nrao.[...] 2023-08-08
[8] 웹사이트 Configuration Plans and Proposal Deadlines — Science Website https://science.nrao[...] 2023-08-08
[9] 웹사이트 An Overview of the Very Large Array http://www.vla.nrao.[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[10] 웹사이트 Very Long Baseline Array https://science.nrao[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[11] 뉴스 New Mexico Radio Telescope Seeking New Name https://abcnews.go.c[...] 2011-10-14
[12] 뉴스 Very Large Array telescope in public call for new name https://www.bbc.co.u[...] 2011-10-15
[13] 웹사이트 Iconic Telescope Renamed to Honor Founder of Radio Astronomy http://www.nrao.edu/[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[14] 웹사이트 Famous Radio Telescope Officially Gets New Name http://www.nrao.edu/[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[15] 서적 Deep Space Communications https://books.google[...] John Wiley & Sons 2016
[16] 논문 A VLA Search for Radio Signals from M31 and M33 2017-02-14
[17] 웹사이트 VLA Sky Survey https://science.nrao[...] 2017-09-30
[18] 웹사이트 Iconic Radio Telescope Begins 7-year Search for New Objects http://www.skyandtel[...] 2017-09-30
[19] 서적 The Cosmic Inquirers: Modern Telescopes and Their Makers Harvard University Press
[20] 웹사이트 Filming Contact at the Very Large Array https://www.qsl.net/[...] 2024-09-11
[21] 웹사이트 Beyond The Visible: The Story of the Very Large Array https://public.nrao.[...] 2024-09-11
[22] 웹사이트 Radio Telescopes in the New Movie https://www.nsf.gov/[...] 2024-09-11
[23] 웹사이트 The Expanded Very Large Array Project: A Radio Telescope to Resolve Cosmic Evolution http://www.aoc.nrao.[...] National Radio Astronomy Observatory 2015-03-24
[24] 뉴스 Very Large Array getting even larger https://www.santafen[...] 2023-06-10
[25] 웹사이트 Very Large Array to expand from 27 antennas to 260 https://www.kob.com/[...] 2023-06-13
[26] 웹사이트 Visit the Very Large Array https://public.nrao.[...] 2023-08-08
[27] 웹사이트 The VLA Explorer https://public.nrao.[...] 2017-09-30
[28] 웹사이트 Latest Updates on COVID-19 Measures from NRAO, ALMA, GBO - National Radio Astronomy Observatory https://public.nrao.[...] 2020-03-13
[29] 웹사이트 Latest Updates on COVID-19 Measures from NRAO, ALMA, GBO - National Radio Astronomy Observatory https://public.nrao.[...] 2022-09-28
[30] 좌표
[31] 좌표
[32] 웹사이트 Famous Radio Telescope Officially Gets New Name http://www.nrao.edu/[...] 2012-06-13


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