카르테 뒤 시엘

3. 프로젝트 진행

카르테 뒤 시엘은 19세기 말에 시작된 국제 천문 프로젝트로, 11등급 또는 12등급 정도로 희미한 수백만 개의 항성들의 위치를 목록화하고 지도를 만드는 것을 목표로 했다. 이 프로젝트는 '카르테 뒤 시엘'(하늘의 지도)과 별자리를 자세하게 수록하는 기록물이었다.

전 세계 20개의 천문대가 수십 년에 걸쳐 22,000개 이상의 유리 사진판을 노출하고 측정하는 데 참여했다.^[1] 각 천문대는 특정 적위 구역을 촬영하도록 지정되었으며, 표준화된 망원경을 사용하여 사진판이 약 60 초/mm의 유사한 축척을 갖도록 하였다.

1887년 파리 천문대의 국장 아메데 무셰는 새로운 건판 사진술을 이용하여 별 지도 제작 과정을 혁신하고자 대규모 국제 프로젝트를 시작했다. 같은 해 4월 파리에서 열린 천구도 회의에서 50명 이상의 천문학자들이 프로젝트에 참여하기로 합의하고 두 가지 목표를 설정했다.

첫 번째 목표는 11등급까지의 전체 하늘을 사진으로 촬영하여 기존에 8등급까지 관측된 별들의 등급 간 간격을 메우는 참조 목록인 천구도 목록을 작성하는 것이었다. 이를 통해 더 어두운 측량 구성 요소에 대한 참조 시스템으로 사용될 수 있는 빽빽한 별 위치 네트워크를 제공했다.

두 번째 목표는 노출 시간은 더 길지만 중복은 최소화하여 14등급까지의 모든 별을 사진으로 촬영하는 것이었다. 이 사진들은 천구도라는 일련의 차트 세트로 복제 및 배포될 예정이었다. 천구도 판의 대부분은 20분 노출의 세 번의 노출을 사용했으며, 10각초의 변을 가진 정삼각형을 형성하도록 배치하여 별과 판의 결함, 그리고 별과 소행성을 쉽게 구별할 수 있도록 했다.

이 프로젝트를 위해, 전 세계 20개의 천문대가 참여하여 22,000개 이상의 유리판을 노출하고 측정했다. 천문대의 약 절반은 프랑스의 앙리 형제(폴과 프로스페르)에게 망원경을 주문했으며, 나머지는 더블린의 하워드 그럽의 공장에서 제작되었다.^[4] 이 망원경은 약 13인치(33cm)의 구경과 11피트(3.4m)의 초점 거리를 가진 '표준 아스트로그라프'로 불렸으며, 2° × 2° 시야를 커버하면서 사진판에 약 60 초/mm의 균일한 축척으로 이미지를 생성하도록 설계되었다.

3. 1. 참여 천문대

카르테 뒤 시엘 프로젝트에는 전 세계 20개의 천문대가 참여하여 22,000개 이상의 유리 사진판을 노출하고 측정하였다.^[1] 각 천문대는 특정 적위 구역을 촬영하도록 지정되었으며, 이들은 표준화된 망원경을 사용하여 사진판이 약 60 초/mm의 유사한 축척을 갖도록 하였다.

3. 2. 관측 및 측정

1887년 파리 천문대의 국장 아메데 무셰는 새로운 건판 사진술이 별 지도 제작 과정을 혁신할 수 있다는 것을 인식하고, 대규모 국제 프로젝트를 시작했다. 같은 해 4월 파리에서 열린 천구도 회의에서 50명 이상의 천문학자들이 프로젝트에 참여하기로 합의하고 두 가지 목표를 설정했다.

첫 번째 목표는 11등급까지의 전체 하늘을 사진으로 촬영하여 기존에 8등급까지 관측된 별들의 등급 간 간격을 메우는 참조 목록인 천구도 목록을 작성하는 것이었다. 이를 통해 더 어두운 측량 구성 요소에 대한 참조 시스템으로 사용될 수 있는 빽빽한 별 위치 네트워크를 제공했다. 전 세계의 천문대들은 특정 적위 구역을 측량하도록 배정되었다(표 참조). 일반적으로 6분 노출의 천구도 목록 판은 촬영, 측정 및 출판되었다. 이들은 약 11.5등급까지의 위치와 등급 목록을 생성했으며, 이 프로그램은 20세기 초에 대체로 완료되었다.

두 번째 목표는 노출 시간은 더 길지만 중복은 최소화하여 14등급까지의 모든 별을 사진으로 촬영하는 것이었다. 이 사진들은 천구도라는 일련의 차트 세트로 복제 및 배포될 예정이었다. 천구도 판의 대부분은 20분 노출의 세 번의 노출을 사용했으며, 10각초의 변을 가진 정삼각형을 형성하도록 배치하여 별과 판의 결함, 그리고 별과 소행성을 쉽게 구별할 수 있도록 했다.

옥스퍼드 대학교의 사빌 천문학 교수였던 허버트 홀 터너는 1912년에 이 방대한 국제 천문 협력에 대한 설명을 제공했다.^[2]

Astrographic Catalogue의 경우, 전 세계 20개의 천문대가 22,000개 이상의 유리판을 노출하고 측정했다(표 참조). 천문대의 약 절반은 프랑스의 앙리 형제(폴과 프로스페르)에게 망원경을 주문했으며, 나머지는 더블린의 하워드 그럽의 공장에서 제작되었다.^[4] 이 망원경은 약 13인치(33cm)의 구경과 11피트(3.4m)의 초점 거리를 가진 '표준 아스트로그라프'로 불렸으며, 2° × 2° 시야를 커버하면서 사진판에 약 60 초/mm의 균일한 축척으로 이미지를 생성하도록 설계되었다. 각 천문대는 특정 적위대를 촬영하도록 지정되었다. 최초의 사진은 1891년 8월 바티칸 천문대에서 촬영되었고(노출 완료에 27년 이상 소요), 마지막 사진은 1950년 12월 벨기에 왕립 천문대(브뤼셀)에서 촬영되었으며, 대부분의 관측은 1895년과 1920년 사이에 이루어졌다. 판의 결함을 보완하기 위해, 하늘의 각 영역은 두 번 촬영되었으며, 이중, 모서리 대 중심 중첩 패턴을 사용하여 구역 경계에서 확장되어 각 천문대의 사진이 인접한 구역의 사진과 겹치도록 했다. 참여 천문대는 모든 판이 약 60초/mm의 유사한 축척을 갖도록 표준화된 망원경을 사용하기로 합의했다. 판의 측정 가능한 영역은 2.1°×2.1°(13cm×13cm)였으므로, 중첩 패턴은 적위의 모든 도 밴드를 중심으로 하고 적경에서 2도 오프셋된 판으로 구성되었다. 참조 카탈로그, 환원 기술 및 인쇄 형식과 같은 많은 요소는 개별 기관에 위임되었다. 위치 정확도 목표는 이미지당 0.5초였다.

판 측정은 육안으로 이루어졌으며 손으로 기록되었다. 판은 각 판의 별의 위치를 결정하기 위해 많은 수의 컴퓨터로 일하는 사람들에게 넘겨졌다. (현대적 의미 이전에, "컴퓨터"라는 단어는 계산을 수행하는 사람을 의미했다). 이 인간 컴퓨터는 각 별을 해당 판 내의 12개 정도의 기준 별과 관련하여 수동으로 측정하고, 계산을 수행하여 별의 적경과 적위를 결정했다. 제한 등급의 원래 목표는 11등급이었지만, 일부 천문대에서는 13등급의 별을 정기적으로 측정하여 일반적으로 초과했다. 총 460만 개의 별(860만 개의 이미지)이 관측되었다. 가장 밝은 별은 판에서 과다 노출되어 측정되지 않았으므로 결과 카탈로그에 누락되었다. 판 측정값과 이를 적도 좌표로 변환하는 공식은 Astrographic Catalogue의 원본 권에 게시되었지만, 함께 제공되는 적도 좌표는 현재 역사적 가치만 있다. 측정값의 출판은 1902년부터 1964년까지 진행되었으며, 254권의 원시 데이터가 인쇄되었다.

4. 결과 및 한계

카르테 뒤 시엘은 19세기 말에 시작된 국제 천문 프로젝트로, 11등급 또는 12등급 정도로 희미한 수백만 개의 항성들의 위치를 목록화하고 지도를 만드는 것을 목표로 했다. 전 세계 20개의 천문대가 참여하여 22,000개 이상의 유리 사진판을 노출하고 측정하는 방식으로 진행되었다. 그러나 이 거대한 프로젝트는 부분적인 성공만을 거두었는데, 카르테 뒤 시엘 부분은 완성되지 못했고, 천체 목록 부분은 오랫동안 무시되었다.^[4]

프로젝트에 사용된 망원경은 '표준 아스트로그라프'로 불렸으며, 약 13인치(33cm)의 구경과 11피트(3.4m)의 초점 거리를 가졌다. 이 망원경들은 2° × 2° 시야를 커버하며 사진판에 약 60 초/mm의 균일한 축척으로 이미지를 생성하도록 설계되었다. 각 천문대는 특정 적위대를 촬영하도록 지정되었다.^[4]

1891년 바티칸 천문대에서 첫 사진 촬영이 시작되었고, 1950년 벨기에 왕립 천문대에서 마지막 사진이 촬영되었다. 대부분의 관측은 1895년과 1920년 사이에 이루어졌다. 판의 결함을 보완하기 위해 하늘의 각 영역은 두 번 촬영되었고, 각 천문대의 사진이 인접한 구역의 사진과 겹치도록 했다.

판 측정은 육안으로 이루어졌으며, 각 별의 위치는 수동으로 측정되었다. 이 데이터는 계산을 수행하는 사람을 의미하는 컴퓨터에게 넘겨져 별의 적경과 적위를 결정하는 데 사용되었다. 당초 11등급을 목표로 했으나, 일부 천문대에서는 13등급의 별까지 측정하여 이를 초과했다. 총 460만 개의 별(860만 개의 이미지)이 관측되었지만, 가장 밝은 별은 과다 노출되어 결과 카탈로그에서 누락되었다. 측정값은 1902년부터 1964년까지 254권의 원시 데이터로 출판되었다.

이 프로젝트는 예상보다 훨씬 오랜 시간이 걸렸고, 특히 천체물리학이 발전하면서 천문측량학보다 중요해진 시기에 유럽 천문학자들의 노력을 소모시켰다. 그 결과, 프랑스 천문학은 수십 년 동안 뒤처지는 결과를 낳았다. 그러나 1997년 히파르코스 목록의 등장은 이 역사적인 판재의 사용에 있어서 중요한 발전을 가져왔다.^[4]

4. 1. 천구도 목록

4. 2. 천구도

5. 현대적 의의

카르테 뒤 시엘 프로젝트는 방대한 규모에도 불구하고 부분적인 성공만을 거두었고, 천체 목록 부분은 오랫동안 무시되었다. 그러나 1997년 히파르코스 목록이 등장하면서 이 프로젝트는 새로운 전기를 맞게 되었다.^[4]

미국 해군 천문대의 션 어번은 1998년에 "천문 사진 목록 노력의 역사는 헌신적인 개인이 단일 목표를 위해 지루한 경력의 수십 년을 바치는 이야기"라며, "어떤 사람들은 또한 19세기의 최고의 유럽 천문대가 이 한 가지 사업에 너무 많은 자원을 쏟아부어 천문학 연구의 리더십을 잃게 된 이야기라고 믿는다"고 평가했다. 그는 또한 "오랫동안 과도한 야망의 교훈으로 묘사되었던 천문 사진 목록은 최근에 오래된 데이터가 새로운 용도를 찾는 방법에 대한 교훈으로 바뀌었다"고 덧붙였다.^[5]

5. 1. 히파르코스 위성과의 결합

5. 2. 티코-2 목록

참조

_[1] 웹사이트 Source http://ad.usno.navy.[...] 2007-11-09
_[2] 서적 The Great Star Map, Being a Brief General Account of the International Project Known as the Astrographic Chart John Murray 1912
_[3] 간행물 Proceedings of IAU Symposium Number 133, Mapping the Sky 1988
_[4] 논문 The scientific value of the Carte du Ciel 2000-10
_[5] 간행물 The Astrographic Catalogue: A Century of Work Pays Off https://archive.org/[...] Sky Publishing Corporation 2016-09-12
_[6] 웹사이트 How an enormous project attempted to map the sky without computers https://arstechnica.[...] 2022-09-13
_[7] 논문 What Will Lead the Astrometry Data Accuracy Breakthrough in the Study of Star Clusters? https://www.elibrary[...] 2018