은하좌표계

3. 정의

은하좌표계는 1785년 윌리엄 허셜이 처음 사용했다. 이후 여러 좌표계가 사용되었으나, 1932년 룬드 천문대에서 변환표를 만들면서 표준 은하 좌표계가 정의되었다. 이 좌표계는 은하 북극을 적경 12^h 40^m, 적위 +28° (B1900.0 시대)로, 경도 0°는 은하면과 적도면이 교차하는 지점으로 설정했다.

1958년, 국제천문연맹(IAU)은 은하 중성 수소의 수소선 전파 관측을 바탕으로 은하 좌표계를 재정의했다. 이때 은하 경도는 32°, 위도는 1.5° 변경되었다. 새 좌표계에서 은하 북극은 적경 12^h 49^m, 적위 +27.4° (B1950.0)이며, 머리털자리에 위치한다. 경도 0°는 이 지점에서 방위각 123°의 천구 극을 따라 시작하는 큰 반원이다. 은하 경도는 적경과 같은 방향으로 증가하며, 은하 위도는 은하 북극 방향으로 양의 값을 가진다. 은하 적도에 평행하고 태양을 지나는 평면은 위도 0°, 은하 북극과 남극은 각각 ±90°이다.

IAU는 1958년 이전의 구 좌표계(''l''^I, ''b''^I)에서 새 좌표계(''l''^II, ''b''^II)로 전환하는 기간 동안 구 좌표계와 새 좌표계를 구분하여 사용할 것을 권고했다.

전파 천문학에서 관측되는 전파원인 궁수자리 A*는 실제 은하 중심에 가장 가까운 천체로, J2000.0 기준으로 적경 17^h 45^m 40.0409^s, 적위 −29° 00′ 28.118″에 위치한다. 이는 정의된 좌표 중심에서 약 0.07° 벗어나 있지만, 1958년의 오차 추정치(±0.1°) 이내이다. 현재 태양의 위치와 IAU의 정의에 따르면, 궁수자리 A*의 은하 좌표는 위도 +0° 07′ 12″, 경도 0° 04′ 06″이다. 은하 좌표계는 정의상 회전하지 않지만, 궁수자리 A*는 태양에서의 은하 회전 속도(약 5.7 밀리각초/년)로 인해 경도가 감소한다.

3. 1. 은하 적도와 은하 극

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3. 2. 은하 중심과 은경 0°

3. 3. 구 좌표계와 새 좌표계

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국제천문연맹은 1958년 이전의 구 좌표계에서 새로운 좌표계로 전환하는 기간 동안 구 경도 및 위도를 ''l''^I 및 ''b''^I로, 새로운 좌표계를 ''l''^II 및 ''b''^II로 지정할 것을 권고했다. 이러한 관례는 종종 발견된다.^[1]

전파 천문학 전파원 궁수자리 A*는 실제 은하 중심의 가장 좋은 물리적 지표이며, J2000 기준 17^h 45^m 40.0409^s, −29° 00′ 28.118″에 위치한다. 표와 동일한 자릿수로 반올림하면 17^h 45.7^m, −29.01° (J2000)이며, 정의된 좌표 중심에서 약 0.07° 벗어나 있는데, 이는 1958년 오차 추정치 ±0.1° 이내이다. 현재 태양의 위치가 은하면 북쪽에 있고, IAU가 채택한 헬리오 중심적 정의로 인해 Sgr A*의 은하 좌표는 위도 +0° 07′ 12″ 남쪽, 경도 0° 04′ 06″이다. 은하 좌표계는 정의상 시간과 함께 회전하지 않으므로, Sgr A*는 실제로 태양에서의 은하 회전 속도인 약 5.7 밀리각초/년으로 경도가 감소하고 있다(오르트 상수 참조).

3. 4. J2000.0 분점 기준 은하 좌표

전파 천문학 전파원 궁수자리 A*는 실제 은하 중심의 가장 좋은 물리적 지표이며, (J2000)에 위치한다. 표와 동일한 자릿수로 반올림하면 , -29.01° (J2000)이며, 정의된 좌표 중심에서 약 0.07°의 오프셋이 있는데, 이는 1958년 오차 추정치 ±0.1° 이내이다.

4. 적도 좌표계와의 변환

적도 좌표계로 표현된 천체의 위치는 은하 좌표계로 변환할 수 있다. 다음 방정식에서 ''α''는 적경, ''δ''는 적위를 나타낸다. NGP는 북은하극의 좌표 값을, NCP는 북극점의 좌표 값을 나타낸다.^[2]

:$$

\begin{align}

\sin(b) &= \sin(\delta_\text{NGP})\sin(\delta)+\cos(\delta_\text{NGP})\cos(\delta)\cos(\alpha-\alpha_\text{NGP}) \\

\cos(b) \sin(l_\text{NCP}-l) &= \cos(\delta)\sin(\alpha-\alpha_\text{NGP}) \\

\cos(b) \cos(l_\text{NCP}-l) &= \cos(\delta_\text{NGP}) \sin(\delta) - \sin(\delta_\text{NGP}) \cos(\delta) \cos(\alpha - \alpha_\text{NGP})

\end{align}



반대 변환(은하 좌표계에서 적도 좌표계로) 역시 다음 변환 공식을 사용하여 수행할 수 있다.

:$$

\begin{align}

\sin (\delta) &= \sin (\delta_\text{NGP}) \sin(b) + \cos (\delta_\text{NGP}) \cos(b) \cos(l_\text{NCP} - l) \\

\cos (\delta) \sin(\alpha - \alpha_\text{NGP}) &= \cos(b) \sin(l_\text{NCP} - l) \\

\cos (\delta) \cos(\alpha - \alpha_\text{NGP}) &= \cos (\delta_\text{NGP}) \sin(b) - \sin(\delta_\text{NGP}) \cos(b) \cos(l_\text{NCP} - l)

\end{align}



여기서:

:$\backslash alpha\_\backslash text\{NGP\}=12^h\; 51.4^m\; \backslash qquad\; \backslash delta\_\backslash text\{NGP\}=27.13^\{\backslash circ\}\; \backslash qquad\; l\_\backslash text\{NCP\}=122.93314^\{\backslash circ\}$

5. 직교 좌표

일부 응용 분야에서는 은하 경도, 위도 및 거리를 기반으로 하는 직교 좌표를 사용한다. 먼 과거 또는 미래에 관한 일부 작업에서 은하 좌표계는 x축이 항상 은하 중심을 향하도록 회전하는 것으로 간주한다.^[3]

은하 물체의 공간 속도를 계산하는 데 일반적으로 사용되는 은하 좌표의 두 가지 주요 직교 변형이 있다. 이러한 시스템에서 축은 U, V, W로 지정되지만 정의는 작성자에 따라 다르다. 한 시스템에서 U축은 은하 중심(l = 0°)을 향하고 오른손 시스템이다(동쪽 및 북은하 극 방향으로 양수). 다른 시스템에서 U축은 은하 반중심(l = 180°)을 향하고 왼손 시스템이다(동쪽 및 북은하 극 방향으로 양수).

6. 은하 좌표계를 통과하는 별자리

은하 적도는 다음 별자리들을 통과한다.

참조

_[1] 논문 Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps 1993
_[2] 서적 An Introduction to Modern Astrophysics Pearson Addison-Wesley
_[3] 논문 Searching for Stars Closely Encountering with the Solar System 2010-03