적외선천문학의 활용과 발견 그리고 현재 쓰이는 기술

적외선의 활용과 발견

 

적외선천문학이란?

적외선 천문학은 전자기파의 일부인 적외선을 활용하여 우주의 물체들을 관측하고 연구하는 학문입니다.

적외선은 눈으로 볼 수 없는 파장이지만 열을 방출하는 물체들에서 방출됩니다.

이를 통해 우주에서 일어나는 다양한 현상을 관측할 수 있습니다.

적외선 천문학은 다양한 천체 및 우주 현상의 연구에 사용됩니다. 예를 들어,

1. 별 탄생 및 진화
   적외선은 가시광선보다 더 깊은 구간까지 관측할 수 있어
   새로운 별이나 행성계의 형성 단계에서 별의 진화를 연구하는 데 사용됩니다.
2. 은하계 연구
   적외선을 통해 가스와 먼지의 분포를 관측하여 은하계의 구조와 별 형성 지역을 파악할 수 있습니다.
3. 우주 전파 발견
   적외선은 우주 전체에서 방출되는 전파를 포함하고 있어,
   적외선 관측을 통해 우주의 큰 규모 구조를 이해하고 우주의 형성과 진화를 연구할 수 있습니다.
4. 행성과 위성 연구
   적외선은 행성의 대기나 표면에서 방출되는 열을 감지할 수 있어,
   행성과 위성의 대기 구성 및 표면 특성을 연구하는 데 활용됩니다.
5. 먼 은하의 관측
   적외선은 먼 은하까지 퍼져 있는 먼 별들의 빛을 탐지할 수 있어,
   먼 우주의 대규모 구조를 연구하는 데 중요한 도구로 사용됩니다.

적외선 천문학은 가시광선으로는 관측하기 어려운 우주 현상들을 이해하고 연구하는 데 큰 기여를 하고 있습니다.

 

적외선의 발견

적외선은 가시광선보다 긴 파장을 갖는 전자기파로, 처음으로 발견된 것은 1800년대 말에 되었습니다.

초기 연구로는 William Herschel의 열복사 실험과 Frederick William Herschel의 열복사 실험이 있습니다.

William Herschel은 1800년에 태양 광선을 분광하여 열을 측정하였고,

붉은색 파장 부근에서 가장 강한 열을 측정했습니다.

그는 이를 "적외선"이라고 명명하고 이 파장 영역이 가시광선의 빨강 색 부근에 위치한다는 것을 알아냈습니다.

그 후 Frederick William Herschel은 적외선을 더 상세하게 연구하여 다양한 파장에서의

온도 변화를 측정함으로써 적외선의 존재를 입증했습니다.

 

또한 20세기 초에는 적외선을 이용한 천체학적 연구가 발전하였습니다.

대기광학의 발전과 함께 천문학자들은 지구 대기 중 적외선을 관측하고

외부 우주에서 오는 적외선을 탐지하는데 성공했습니다.

이러한 초기 연구를 통해 적외선은 천문학적 연구에 중요한 역할을 하는 파장 영역 중 하나로 인식되었고,

현대 천문학에서는 다양한 적외선 관측 기술이 사용되고 있습니다.

 

현대 적외선 천문학

현대 적외선 천문학은 다양한 관측 기술과 장비를 사용하여 우주의 다양한 현상을 연구하는 데 활용됩니다.

몇 가지 주요한 기술과 프로젝트에 대해 소개해 드리겠습니다.

1. 적외선 망원경 및 위성
   적외선 망원경은 적외선을 이용하여 천체를 관측하는 장비입니다.
   NASA의 스피츠(Spitzer) 우주 망원경은 이 분야에서 중요한 성과를 이루었습니다. 스피츠는 2003년에 발사되어 2019년까지 활동하며, 행성, 별, 은하, 적외선에서 방출되는 물체 등을 관측하여 우주의 다양한 측면을 연구했습니다.
2. 좌표기반 적외선 감시체계 (COsmic Background Explorer, COBE)
   COBE는 1990년에 발사된 위성으로,빅뱅의 잔류적인 열 복사인
   우주 배경 복사(Cosmic Microwave Background, CMB)를 측정하는 것을 목표로 했습니다.
   COBE는 CMB를 매우 정확하게 측정하여 우리 우주의 초기 상태에 대한 중요한 정보를 제공했습니다.
3. 최근의 적외선 망원경
   제임스 웹 우주 망원경 (James Webb Space Telescope, JWST)는
   현재까지의 최대 규모의 적외선 우주 망원경입니다.
   JWST는 가시광선에서 멀리 떨어진 적외선 영역까지 관측이 가능하며,
   행성의 대기, 은하의 형성과 진화, 원시우주의 조건 등을 연구하는 데에 사용될 것으로 기대됩니다.
4. 지상 기반의 적외선 관측소
   지상 기반 망원경 및 첨두 설비도 많은 적외선 관측을 수행합니다.
   특히 고산 지역에 위치한 많은 관측소들은 대기의 적외선 흡수를 피하기 위해 선택됩니다.
5. 특수화된 적외선 관측 기기
   서브밀리미터/적외선 천체관측기 (Submillimeter Array, SMA)는
   적외선과 서브밀리미터 파장에서 작동하는 대형 망원경 어레이입니다.
   이는 은하 핵, 새로운 형성 별, 행성계 디스크 등을 연구하는 데에 사용됩니다.

이러한 적외선 천문학의 도구와 프로젝트들은 가시광선으로는 관측하기 어려운 현상들을 탐색하고
이해하는 데에 기여하고 있습니다.

 

적외선 천문학 관측소

적외선 천문학 관측소는 적외선을 이용하여 우주의 다양한 천체를 관측하고 연구하는데 특화된 시설입니다.

이러한 관측소들은 대기 중 적외선을 흡수하는 가시광선과 달리 적외선은 대기를 통과하기 때문에

대기의 영향을 최소화하고 먼 거리의 천체들을 관측할 수 있습니다.

몇몇 대표적인 적외선 천문학 관측소에는 다음과 같은 것들이 있습니다:

1. 마운트 팔로마 옵티컬/적외선 천문학 연구소 (Palomar Observatory)
   미국 캘리포니아 주에 위치한 마운트 팔로마 관측소는 다양한 망원경을 보유하고 있으며,
   일부는 적외선 영역에서의 관측을 수행할 수 있도록 설계되었습니다.
2. 마운트 하프의 매스아치세츠 인프라레드 어레이 적외선 관측소 (Whipple Observatory's MMT InfraRed Array)
   미국 아리조나 주의 마운트 하프에 위치한 이 관측소는 적외선 관측을 수행하는 데
   사용되는 여러 장비와 망원경을 보유하고 있습니다.
3. 유럽 남반구 천문대 (European Southern Observatory, ESO)
   칠레의 아타카마 사막에 위치한 ESO는 매우 높은 해발고도와 건조한 기후로 유명합니다.
   ESO는 가시광선 및 적외선에서의 관측을 위한 선진 망원경과 기기들을 보유하고 있습니다.
4. 서브밀리미터 어레이 (Submillimeter Array, SMA)
   SMA는 하와이의 마우나케아에 위치한 국제 공동 천문 관측소로서,
   주로 적외선과 서브밀리미터 파장에서 관측을 수행하는데 사용됩니다.
5. 매길란 적외선 관측소 (Mauna Kea Infrared Observatory, MKO)
   하와이의 마우나케아에 위치한 이 관측소는 적외선 영역에서의 연구를 중점적으로 수행합니다.
6. 유럽 유니온 버지니아 페로 대학교 적외선 관측소 (European Southern Observatory, ESO)
   칠레에 위치한 이 관측소는 ESO와 협력하여 적외선 천문학 연구에 기여하고 있습니다.

이러한 관측소들은 각자의 특성에 따라 다양한 적외선 천문학 연구를 수행하고 있으며,

고성능의 적외선 망원경과 장비를 보유하고 있습니다.