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영국 적외선 망원경

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목차

1. 개요

영국 적외선 망원경(UKIRT)은 얇은 주 반사경을 가진 카세그레인 망원경으로, 적외선으로 우주를 관측하는 데 사용된다. 1975년부터 1978년 사이에 건설되었으며, 1979년 가동을 시작했다. 2004년 광역 시야 영상 장치 WFCAM을 도입하여 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사(UKIDSS)를 시작했으며, 2010년부터는 원격 운영되고 있다. 현재는 하와이 대학교 소유로, 애리조나 대학교, 하와이 대학교, 록히드 마틴 첨단 기술 센터 간의 협력 하에 운영되고 있다.

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영국 적외선 망원경
지도
기본 정보
해질녘의 UKIRT
관리 기관연합 천문 센터
위치하와이섬 마우나케아
좌표좌표: 19°49′21″N 155°28′14.5″W
파장적외선(1 ~ 30 마이크로미터)
제작1975년 ~ 1978년
첫 관측1979년 10월
공식 웹사이트UKIRT 웹페이지
망원경 구조
유형카세그레인
구경3.8m
가대적도의
돔반구형

2. 설계 및 구조

영국 적외선 망원경은 카세그레인 망원경 장치로, 동시대 망원경보다 얇고 가벼운 주 반사경을 가지고 있어 국소적인 열원을 최소화하여 적외선 관측 효율을 높인다. 반사경은 세루리에 트러스로 지지대에 연결된 강철 '셀'에 고정되어 있으며, 알루미늄 피스톤과 에어 셀을 이용하여 정밀도를 유지한다. 망원경은 '영국 적도 마운트'에 장착되어 정밀 조준이 가능하며, 지진 보호 구조 위에 건설되었다. 축 조준은 DEC PDP11/40 컴퓨터 시스템으로 제어한다.[2]

2. 1. 주 반사경

테네리페에 있는 관련 망원경과 마찬가지로, 이 망원경은 얇은 주 반사경을 가진 카세그레인 망원경 장치로, 다른 동시대 장치보다 약 2/3 정도 얇고 무게는 6.5ton에 불과하다. 적외선으로 멀리 떨어진 물체를 보려고 할 때는 국소적인 열원을 최소화해야 하는데, 이를 위해 더 가벼운 반사경은 더 낮은 전력 모터와 열을 덜 발생시키는 제어 시스템을 필요로 한다. 반사경은 20ton의 거대한 강철 '셀'에 고정되어 있으며, 이는 세루리에 트러스에 의해 지지대에 연결되어 있다. 매우 가볍고 얇음에도 불구하고 반사경의 정확성은 부분적으로 알루미늄 피스톤/에어 셀의 동심원(총 80개) 위에 반사경을 놓음으로써 달성되었다. 이러한 공압 피스톤의 컴퓨터 제어를 통해 유리의 응력을 효과적으로 상쇄하여 훨씬 더 두꺼운 반사경의 동작을 모델링할 수 있었다. 이 새로운 기술은 조달 규격보다 훨씬 더 나은 광학 성능을 가져왔다.[2]

2. 2. 지지 구조

테네리페에 있는 관련 망원경과 마찬가지로, 이 망원경은 얇은 주 반사경을 가진 카세그레인 망원경 장치이다. 다른 동시대 장치보다 약 2/3 정도 얇고 무게는 6.5ton에 불과하다. 적외선으로 멀리 떨어진 물체를 보려고 할 때는 국소적인 열원을 최소화해야 하는데, 이를 위해 더 가벼운 반사경은 더 낮은 전력 모터와 열을 덜 발생시키는 제어 시스템을 필요로 한다. 반사경은 20ton의 거대한 강철 '셀'에 고정되어 있으며, 이는 세루리에 트러스에 의해 지지대에 연결되어 있다. 매우 가볍고 얇음에도 불구하고 반사경의 정확성은 부분적으로 알루미늄 피스톤/에어 셀의 동심원(총 80개) 위에 반사경을 놓음으로써 달성되었다. 이러한 공압 피스톤의 컴퓨터 제어를 통해 유리의 응력을 효과적으로 상쇄하여 훨씬 더 두꺼운 반사경의 동작을 모델링할 수 있었다. 이 새로운 기술은 조달 규격보다 훨씬 더 나은 광학 성능을 가져왔다. 이 기기는 동서로 스윙하고 남북으로 회전하는 강철 기둥의 볼 베어링 위에 놓인 '영국 적도 마운트' 또는 요크에 장착되었다. 이 마운트의 기하학적 구조는 망원경이 적위 +60도에서 -40도 사이의 물체에 접근하는 것을 제한하지만, 매우 튼튼하고 변형이 없으므로 매우 정확한 조준이 가능하다. 전체 구조는 지진 보호를 위해 전단 핀으로 고정된 거대한 볼 베어링 위에 건설되었다.

축의 조준 제어는 DEC PDP11/40 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는, 백래시를 상쇄하기 위해 반대로 구동되는 쌍의 인쇄 회로 모터에 의해 제공되었다.[2]

2. 3. 마운트 및 제어 시스템

이 망원경은 얇은 주 반사경을 가진 카세그레인 망원경 장치로, 다른 동시대 장치보다 약 2/3 정도 얇고 무게는 6.5ton에 불과하다. 적외선으로 멀리 떨어진 물체를 보려고 할 때는 국소적인 열원을 최소화해야 하는데, 이를 위해 더 가벼운 반사경은 더 낮은 전력 모터와 열을 덜 발생시키는 제어 시스템을 필요로 한다. 반사경은 20ton의 거대한 강철 '셀'에 고정되어 있으며, 이는 세루리에 트러스에 의해 지지대에 연결되어 있다. 매우 가볍고 얇음에도 불구하고 반사경의 정확성은 부분적으로 알루미늄 피스톤/에어 셀의 동심원(총 80개) 위에 반사경을 놓음으로써 달성되었다. 이러한 공압 피스톤의 컴퓨터 제어를 통해 유리의 응력을 효과적으로 상쇄하여 훨씬 더 두꺼운 반사경의 동작을 모델링할 수 있었다. 이 새로운 기술은 조달 규격보다 훨씬 더 나은 광학 성능을 가져왔다. 이 기기는 동서로 스윙하고 남북으로 회전하는 강철 기둥의 볼 베어링 위에 놓인 '영국 적도 마운트' 또는 요크에 장착되었다. 이 마운트의 기하학적 구조는 망원경이 적위 +60도에서 -40도 사이의 물체에 접근하는 것을 제한하지만, 매우 튼튼하고 변형이 없으므로 매우 정확한 조준이 가능하다. 전체 구조는 지진 보호를 위해 전단 핀으로 고정된 거대한 볼 베어링 위에 건설되었다.

축의 조준 제어는 DEC PDP11/40 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는, 백래시를 상쇄하기 위해 반대로 구동되는 쌍으로 된 인쇄 회로 모터에 의해 제공되었다.[2]

3. 역사

영국 적외선 망원경(UKIRT)은 1975년부터 1978년 사이에 건설되었으며, 기계 시스템은 셰필드의 던포드 해드필즈 유한회사에서, 광학 장치는 뉴캐슬의 그럽 파슨스에서 제작했다. 1979년 10월, 원래 적외선 플럭스 수집기(Infrared Flux Collector)라는 이름으로 가동을 시작했다.[3]

미국 항공우주국 적외선 망원경 시설과 동시에 건설되어, 이 지역에 첫 번째 망원경을 건설한 천문학 연구소의 존 제퍼리스는 "같은 장소에 동시에 두 대가 있다는 것은 때때로 당황스러운 일이다. '왜 두 대인가? 하나를 만들어서 공유하지 않느냐?'는 자연스러운 질문이다."라고 말했다.[3]

2011년, UKIRT 적외선 탐사를 통해 적색 편이 거리 기록을 갱신하는 퀘이사가 발견되었다.[4] 이 퀘이사는 가시광선으로는 보이지 않았지만, UKIRT에서 관측한 더 긴 파장에서는 보였다.[4] 2011년에 UKIDSS 관측을 통해 천문학자들은 가장 멀리 떨어진 퀘이사를 발견할 수 있었으며, 이 천체를 찾는 데 5년이 걸렸지만 발견 후에는 VLT와 같은 다른 망원경으로 추가 분석을 진행했다.[5]

3. 1. 초기 운영 및 업그레이드

영국 적외선 망원경(UKIRT)은 1975년부터 1978년 사이에 건설되었으며, 기계 시스템은 셰필드의 던포드 해드필즈 유한회사에서, 광학 장치는 뉴캐슬의 그럽 파슨스에서 제작했다. 1979년 10월, 원래 적외선 플럭스 수집기(Infrared Flux Collector)라는 이름으로 가동을 시작했다.[3]

이 망원경은 미국 항공우주국 적외선 망원경 시설과 동시에 건설되었다. 이 지역에 첫 번째 망원경을 건설한 천문학 연구소의 존 제퍼리스는 "같은 장소에 동시에 두 대가 있다는 것은 때때로 당황스러운 일이다. '왜 두 대인가? 하나를 만들어서 공유하지 않느냐?'는 자연스러운 질문이다."라고 말했다.[3]

2004년 광역 시야 영상 장치 WFCAM이 도입되면서, UKIRT는 혁신적인 대규모 하늘 탐사인 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사(UKIDSS)를 시작했다. 이 프로젝트는 광역 시야 모드에서 사용 가능한 망원경 시간의 약 80%를 차지한다. 2008년 12월, 망원경을 전면 광역 시야 모드로 전환할 것이 발표되었다.

2010년 12월 13일부터 UKIRT는 관측자가 없는 최소한의 운영 모드로 힐로에서 원격으로 운영되고 있다. 대부분의 시간은 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사에 사용되지만, 연간 약 60일 밤은 한국 연구 기관에서 사용한다.

UKIRT는 저렴하게 건설되었지만, 광범위하게 업그레이드되었다. 1990년부터 1998년까지의 개선 프로그램으로 이미징 성능이 크게 향상되었으며, 2001년에는 해 질 녘 0.8 초각에서 이른 아침 0.5 초각에 이르는 중간 적외선 시상을 제공했다.[6] 1998년과 2003년 사이에는 ORAC 프로젝트와 OMP 프로젝트, 두 개의 주요 소프트웨어 프로젝트가 진행되었다. ORAC 프로젝트는 사용자 인터페이스를 대폭 업그레이드하고 망원경 작동을 자동화했으며, OMP는 포괄적인 관측 데이터베이스와 데이터 피드백 메커니즘을 제공했다. 2003년부터 이 두 가지 소프트웨어 향상을 통해 UKIRT는 현재의 기상 조건에 맞춰 관측 실행을 조정하는 매우 효율적인 유연한 스케줄링을 수행해 왔다.

3. 2. 광시야 관측 시대

2004년 광역 시야 영상 장치 WFCAM이 도입되면서, UKIRT는 혁신적인 대규모 하늘 탐사인 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사(UKIDSS)를 시작했다.[3] 이 프로젝트는 광역 시야 모드에서 사용 가능한 망원경 시간의 약 80%를 차지한다. 2008년 12월, 망원경을 전면 광역 시야 모드로 전환할 것이 발표되었다.

2010년 12월 13일부터 UKIRT는 관측자가 없는 최소한의 운영 모드로 힐로에서 원격으로 운영되고 있다. 대부분의 시간은 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사에 사용되지만, 연간 약 60일 밤은 한국 연구 기관에서 사용한다.

2011년, UKIRT 적외선 탐사를 통해 적색 편이 거리 기록을 갱신하는 퀘이사가 발견되었다.[4] 이 퀘이사는 가시광선으로는 보이지 않았지만, UKIRT에서 관측한 더 긴 파장에서는 보였다.[4] UKIDSS 관측을 통해 천문학자들은 2011년에 가장 멀리 떨어진 퀘이사를 발견할 수 있었다.[5] 이 천체를 찾는 데 5년이 걸렸지만, 일단 발견된 후에는 VLT와 같은 다른 망원경으로 추가 분석을 진행했다.[5]

3. 3. 운영 주체 변화

1979년 10월 가동을 시작한 영국 적외선 망원경은 2014년 10월 30일, 하와이 대학교로 소유권이 이전되었다.[10] 현재는 애리조나 대학교, 하와이 대학교, 록히드 마틴 첨단 기술 센터(Lockheed Martin Advanced Technology Center, LM-ATC) 간의 과학 협력 협정에 따라 운영되고 있다. 운영 자금은 현재 NASA 궤도 파편 프로그램 사무소에서 제공하고 있다. 애리조나 대학교의 스튜어드 천문대가 일상적인 운영과 과학적 생산성을 담당하고 있으며, 기술 지원은 제임스 클레르크 맥스웰 망원경을 운영하는 후속 조직인 동아시아 천문대에서 제공한다. NASA 임무 지원 외에도, 하와이 대학교와 애리조나 대학교의 천문학자 및 행성 과학자, 그리고 LM-ATC의 연구원들에게 관측 시간이 제공된다. 영국은 광시야 카메라(Wide-Field Camera)를 위한 데이터 파이프라인과 보관소에 대한 지원을 계속 제공하고, 공동 관심 분야의 조사 프로젝트를 위한 시간을 공유한다.

4. 관측 장비

영국 적외선 망원경(UKIRT)은 카세그레인식 관측 장비 4개를 갖추고 있다. 이 중 3개는 동시에 망원경에 장착할 수 있으며, 카세그레인 초점 앞쪽에 광시야 이미저도 있다. 각 장비에 대한 자세한 내용은 주요 관측 장비에서 확인할 수 있다.

4. 1. 주요 관측 장비

해질녘의 UKIRT


영국 적외선 망원경(UKIRT)은 4개의 카세그레인식 관측 장비를 갖추고 있으며, 이 중 3개는 동시에 망원경에 장착할 수 있다. 또한 카세그레인 초점 앞쪽에 위치한 광시야 이미저도 있다.

  • CGS4: 약 1,000에서 30,000 사이의 분광 분해능으로 작동하는 90-초 길이의 슬릿을 갖춘 냉각 격자 분광기이다.
  • Michelle: 10에서 20 마이크로미터 사이에서 작동하는 320x240 픽셀 중적외선 이미저/분광기이다.
  • UFTI: 0.8에서 2.5 마이크로미터 사이에서 작동하는 1024x1024 픽셀 이미저이다.
  • UIST: 0.8에서 5 마이크로미터 사이에서 작동하며, 크기가 3x6 초(각도)인 적분 시야 모드를 제공하는 1024x1024 픽셀 이미저/분광기이다.
  • WFCAM (전방 카세그레인): 2048x2048 배열 4개로 구성된 광시야 이미저로, 각 배열은 한 변이 13.6 각분인 시야를 커버하여, 총 시야는 약 0.2 평방 도이다.

5. 연구 성과 및 기여

2006년 7월, UKIDSS를 위한 DR1 데이터 세트가 공개되었다.[7]

5. 1. UKIDSS (UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사)

2004년 광역 시야 영상 장치 WFCAM이 도입되면서, UKIRT는 혁신적인 대규모 하늘 탐사인 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사(UKIDSS)를 시작했다.[3] 이 프로젝트는 광역 시야 모드에서 사용 가능한 망원경 시간의 약 80%를 차지한다. 2008년 12월, 망원경을 전면 광역 시야 모드로 전환할 것이 발표되었다.

2010년 12월 13일부터 UKIRT는 관측자가 없는 최소한의 운영 모드로 힐로에서 원격으로 운영되고 있다. 대부분의 시간은 UKIRT 적외선 심층 하늘 탐사에 사용되지만, 연간 약 60일 밤은 한국 연구 기관에서 사용한다.

2011년, UKIRT 적외선 탐사를 통해 적색 편이 거리 기록을 갱신하는 퀘이사가 발견되었다.[4] 이 퀘이사는 가시광선으로는 보이지 않았지만, UKIRT에서 관측한 더 긴 파장에서는 보였다.[4] UKIDSS 관측을 통해 천문학자들은 2011년에 가장 멀리 떨어진 퀘이사를 발견할 수 있었다.[5] 이 천체를 찾는 데 5년이 걸렸지만, 일단 발견된 후에는 VLT와 같은 다른 망원경으로 추가 분석을 진행했다.[5]

2006년 7월, 영국 적외선 망원경은 UKIDSS를 위한 DR1 데이터 세트를 공개했다.[7]

5. 2. 퀘이사 및 은하 연구

2011년, UKIRT 적외선 탐사를 통해 적색 편이 거리 기록을 갱신하는 퀘이사가 발견되었다.[4] 이 퀘이사는 가시광선으로는 보이지 않았지만, UKIRT에서 관측한 더 긴 파장에서는 보였다.[4] UKIDSS 관측을 통해 천문학자들은 2011년에 가장 멀리 떨어진 퀘이사를 발견할 수 있었다.[5] 이 천체를 찾는 데 5년이 걸렸지만, 일단 발견된 후에는 VLT와 같은 다른 망원경으로 추가 분석을 진행했다.[5]

5. 3. 기타 연구 분야

2006년 7월, 영국 적외선 망원경은 영국 적외선 망원경 적외선 심층 하늘 탐사(UKIRT Infrared Deep Sky Survey)를 위한 DR1 데이터 세트를 공개했다.[7]

6. 현재 및 미래

2009년 12월 16일, 이 망원경이 "관리되는 철수를 위한 논의의 대상"이 될 것이라고 발표되었다.[8] 2012년에는 2013년 말에 폐쇄될 것이 발표되었으며, 이관 가능성이 언급되었다.[9] 2014년 10월 30일, 망원경 소유권이 하와이 대학교로 이전되었다.[10] 현재 애리조나 대학교, 하와이 대학교, 록히드 마틴 첨단 기술 센터(LM-ATC) 간의 과학 협력 협정에 따라 운영되고 있다. 운영 자금은 현재 NASA 궤도 파편 프로그램 사무소에서 제공하고 있으며, 애리조나 대학교의 스튜어드 천문대가 일상적인 운영과 과학적 생산성을 담당하고 있다. 기술 지원은 제임스 클레르크 맥스웰 망원경을 운영하는 후속 조직인 동아시아 천문대에서 제공한다. NASA 임무 지원 외에도, 하와이 대학교와 애리조나 대학교의 천문학자 및 행성 과학자, 그리고 LM-ATC의 연구원들에게 관측 시간이 제공된다. 영국은 광시야 카메라(Wide-Field Camera)를 위한 데이터 파이프라인과 보관소에 대한 지원을 계속 제공하고, 공동 관심 분야의 조사 프로젝트를 위한 시간을 공유한다.

참조

[1] 웹사이트 Third Maunakea observatory set for decommissioning http://www.hawaii.ed[...] University of Hawaii 2015-12-03
[2] 서적 The Life Story of an Infrared Telescope Springer 2016-02-11
[3] 인터뷰 John Jefferies https://www.aip.org/[...] American Institute of Physics 2023-01-26
[4] 뉴스 Universe’s most distant quasar found http://www.cosmosmag[...] Cosmos Online 2011-06-30
[5] 웹사이트 Most Distant Quasar Found https://www.eso.org/[...] 2015-11-14
[6] 웹사이트 Seeing statistics at UKIRT in 2001 http://www.jach.hawa[...] 2021-10-18
[7] 간행물 The United Kingdom Infrared Telescope Infrared Deep Sky Survey First Data Release https://www.research[...]
[8] 웹사이트 Home – Science and Technology Facilities Council http://www.scitech.a[...] 2018-06-13
[9] 뉴스 http://www.stfc.ac.u[...] STFC
[10] 웹사이트 UKIRT Transferred to the University of Hawai'i http://www.stfc.ac.u[...] University of Hawaii 2014-10-30
[11] 웹사이트 Brief History, Description of UKIRT http://www.jach.hawa[...]
[12] 웹사이트 Update on UKIRT Ownership http://www.jach.hawa[...]
[13] 웹사이트 UKIDSS Home Page http://www.ukidss.or[...]
[14] 웹사이트 UKIDSS Surveys http://www.ukidss.or[...]


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