초장 기선 어레이

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1. 개요
2. VLBA의 관측
- 2.1. 주파수 대역
3. VLBA의 구성
- 3.1. 망원경 위치
4. 고감도 배열 (High-Sensitivity Array)
- 4.1. 협력 망원경
- 4.2. 고감도 배열의 의의
5. 기선 거리 및 각 분해능
- 5.1. 각 망원경 간 거리
- 5.2. 각 분해능
참조

1. 개요

초장 기선 어레이(VLBA)는 3mm에서 90cm 사이의 파장, 즉 0.3GHz에서 96GHz 사이의 주파수에서 관측을 수행하는 전파 망원경이다. VLBA는 전파 천문학에 유용한 8개의 주파수 대역과 1GHz 미만의 좁은 전파 대역 두 곳에서 관측하며, 그린 뱅크 망원경, 대형 전파 간섭계, 에펠스베르크 전파 망원경과 같은 다른 전파 망원경과의 협력을 통해 감도를 향상시킨 고감도 배열(HSA)을 구성한다. VLBA는 수백에서 수천 킬로미터에 이르는 망원경 간의 거리를 통해 매우 높은 각 분해능을 제공한다.

2. VLBA의 관측

VLBA는 3 밀리미터에서 90 센티미터 사이의 파장 또는 0.3 기가헤르츠에서 96 기가헤르츠 사이의 주파수에서 관측을 수행한다.^[1] 이 주파수 범위 내에서 VLBA는 전파 천문학에 유용한 8개의 서로 다른 주파수 대역에서 관측을 수행하며, 밝은 메이저 방출에 의해 생성된 스펙트럼 선을 포함하는 1 기가헤르츠 미만의 좁은 전파 대역 두 곳에서도 관측을 수행한다.^[1]

2. 1. 주파수 대역

VLBA는 3 밀리미터에서 90 센티미터 사이의 파장 또는 0.3 기가헤르츠(GHz)에서 96 GHz 사이의 주파수에서 관측을 수행한다.^[1] 이 주파수 범위 내에서 VLBA는 전파 천문학에 유용한 8개의 서로 다른 주파수 대역에서 관측을 수행한다.^[1] 또한 VLBA는 밝은 메이저 방출에 의해 생성된 스펙트럼 선을 포함하는 1 GHz 미만의 좁은 전파 대역 두 곳에서도 관측을 수행한다.^[1]

3. VLBA의 구성

VLBA는 미국 전역에 배치된 10개의 전파 망원경으로 구성된다.^[1] 각 망원경은 3 밀리미터에서 90 센티미터 사이의 파장 또는 0.3 기가헤르츠에서 96 기가헤르츠 사이의 주파수에서 관측을 수행한다.^[1] 이 범위 내에서 VLBA는 전파 천문학에 유용한 8개의 서로 다른 주파수 대역에서 관측을 수행하며, 밝은 메이저 방출에 의해 생성된 스펙트럼 선을 포함하는 1 기가헤르츠 미만의 좁은 전파 대역 두 곳에서도 관측을 수행한다.^[1]

3. 1. 망원경 위치

초장 기선 어레이(VLBA) 망원경 위치
지명	미국 주	지리 좌표계
세인트크로이	미국령 버진아일랜드
핸콕	뉴햄프셔주
노스 리버티	아이오와주
포트 데이비스	텍사스주
로스앨러모스	뉴멕시코주
파이 타운	뉴멕시코주
키트 피크	애리조나주
오웬스 밸리	캘리포니아주
브루스터	워싱턴주
마우나 케아	하와이주

4. 고감도 배열 (High-Sensitivity Array)

VLBA는 다른 전파 망원경과의 협력을 통해 감도를 향상시킬 수 있으며, 이러한 구성을 '''고감도 배열'''(HSA)이라고 한다.^[4]

고감도 배열 위치
지명	주	좌표계
그린 뱅크	웨스트 버지니아
대형 전파 간섭계	뉴멕시코
에펠스베르크	독일

4. 1. 협력 망원경

그린 뱅크 망원경(웨스트버지니아주), 대형 전파 간섭계(뉴멕시코주), 에펠스베르크 100m 전파 망원경(독일) 등이 초장 기선 어레이(VLBA) 협력에 참여하여 감도를 5배 향상시킬 수 있다. 이 망원경들은 4개월마다 최대 100시간 동안 온라인으로 운영된다. 이 구성을 '''고감도 배열'''(HSA)이라고 한다.^[4] 과거에는 아레시보 전파 망원경도 협력에 참여했으나, 붕괴로 인해 현재는 제외되었다.

고감도 배열 위치
지명	주	좌표
그린 뱅크	웨스트버지니아
대형 전파 간섭계	뉴멕시코
에펠스베르크	독일

4. 2. 고감도 배열의 의의

초장 기선 어레이(VLBA)의 사용은 동적으로 예약할 수 있으며, 그린 뱅크 망원경, 대형 전파 간섭계(VLA), 에펠스베르크 전파 망원경과 같은 다른 전파 망원경을 포함하여 감도를 5배 향상시킬 수 있다. 이 세 개의 추가 관측소는 4개월마다 최대 100시간 동안 온라인으로 운영된다. 이 구성을 '''고감도 배열'''('''HSA''')이라고 한다.^[4] 붕괴되기 전에는 아레시보 전파 망원경도 사용되었다. 이러한 국제 협력을 통해 VLBA의 성능이 향상되는 것은 과학기술 분야에서 국가 간 협력이 얼마나 중요한지를 보여주는 좋은 사례이다. 특히 에펠스베르크 망원경과의 협력은 한국의 과학기술 발전에도 시사하는 바가 크다.

고감도 배열 위치
지명	주	좌표
그린 뱅크	웨스트 버지니아
대형 전파 간섭계	뉴멕시코
에펠스베르크	독일

5. 기선 거리 및 각 분해능

초장기선 어레이(VLBA) 배열에서 가장 긴 기선은 8611km이다. 이는 마우나케아에서 세인트 크로이까지의 거리이다.^[5] 긴 기선 거리는 VLBA가 높은 각 분해능을 갖도록 한다.

5. 1. 각 망원경 간 거리

VLBA 망원경은 미국 전역과 그 너머에 걸쳐 설치되어 있으며, 각 망원경 간의 거리는 상당하다. 이 거리는 수백 킬로미터에서 수천 킬로미터에 이른다.^[5]

각 망원경 간의 거리(km)는 아래 표와 같다.^[5]

위치 간 거리
—	SC	HN	NL	FD	LA	PT	KP	OV	BR	MK	EB	AR	GB	Y27
SC	—	2853	3645	4143	4458	4579	4839	5460	5767	8611	6822	238	2708	4532
HN	2853	—	1611	3105	3006	3226	3623	3885	3657	7502	5602	2748	829	3198
NL	3645	1611	—	1654	1432	1663	2075	2328	2300	6156	6734	3461	1064	1640
FD	4143	3105	1654	—	608	564	744	1508	2345	5134	8084	3922	2354	515
LA	4458	3006	1432	608	—	236	652	1088	1757	4970	7831	4246	2344	226
PT	4579	3226	1663	564	236	—	417	973	1806	4795	8014	4365	2551	52
KP	4839	3623	2075	744	652	417	—	845	1913	4466	8321	4623	2939	441
OV	5460	3885	2328	1508	1088	973	845	—	1214	4015	8203	5255	3323	1025
BR	5767	3657	2300	2345	1757	1806	1913	1214	—	4398	7441	5585	3326	1849
MK	8611	7502	6156	5134	4970	4795	4466	4015	4398	—	10328	8434	7028	4835
EB	6822	5602	6734	8084	7831	8014	8321	8203	7441	10328	—	6911	6335	8008
AR	238	2748	3461	3922	4246	4365	4623	5255	5585	8434	6911	—	2545	4317
GB	2708	829	1064	2354	2344	2551	2939	3323	3326	7028	6335	2545	—	2516
Y27	4532	3198	1640	515	226	52	441	1025	1849	4835	8008	4317	2516	—

5. 2. 각 분해능

VLBA는 매우 높은 각 분해능을 제공한다. 파장이 짧을수록 각 분해능이 높아진다. 최고 각 분해능은 다음과 같다.^[7]

파장 (cm)	90	50	21	18	13	6	4	2	1	0.7
$\theta_{HPBW}$ (mas)	22	12	5.0	4.3	3.2	1.4	0.85	0.47	0.32	0.17

참조

_[1] 웹사이트 VLBA Returning to NRAO, Getting Technical Upgrade https://public.nrao.[...] National Radio Astronomy Observatory 2018-10-24
_[2] 웹사이트 National Radio Astronomy Observatory Archives: NRAO Timeline https://www.nrao.edu[...] National Radio Astronomy Observatory 2019-01-02
_[3] 뉴스 Seeking the universe from an apple orchard in Brewster https://www.seattlet[...] 2010-04-28
_[4] 웹사이트 High Sensitivity Array -- Science Website https://science.nrao[...] National Radio Astronomy Observatory 2020-12-01
_[5] 웹사이트 8 Angular Resolution & u-v Coverage http://www.vlba.nrao[...] National Radio Astronomy Observatory 2012-01-05
_[6] 웹사이트 NRAO Antenna Sites http://www.vlba.nrao[...]
_[7] 웹사이트 NRAO Website http://www.vlba.nrao[...]

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