천문학(astronomy)

천문학(astronomy)은 별이나 행성, 혜성, 은하와 같은 천체와, 지구 대기의 바깥쪽으로부터 비롯된 현상(우주 마이크로파 배경)을 연구하는 자연과학의 한 분야입니다. 관측 분야와 이론 분야로 분류할 수 있으며 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등을 그 연구 대상으로 합니다.

우주에서 오는 다양한 파장

아래 그림은 우주에서 오는 다양한 파장의 전파들을 보여줍니다. 파장에 따른 지구 대기의 불투명도(opacity)와 각 파장에서 사용되는 망원경들은 구조적으로 다른 특성을 가지고 있습니다.

전파천문학

우주의 천체는 여러 전자기파를 방출하기 때문에 같은 천체라도 사람눈에 보이는 가시광선으로 관측한 것과 전파를 이용하여 관측한 것은 전혀 다른 새로운 정보와 모습을 보여주고 있습니다. 전파천문은 지구의 지상에서 수신가능한 특별한 파장대역을 전파망원경으로 전파원을 추적, 천체에 대한 자료를 얻고, 이를 분석하고 연구합니다.

초장기선 전파간섭계(VLBI)

전파망원경이 관측하는 대역의 파장은 신호가 미약하기 때문에 전파를 가능한 많이 모으기 위해서 커다란 원반의 안테나가 설치되어 있습니다. 가능한 멀리 떨어진 위치에 여러개의 전파망원경을 설치하고 서로 연결하여 같은시간에 천체를 동시에 관측합니다. 여러 망원경으로 관측을 했기 때문에 데이터를 한곳으로 데이터를 취합합니다.

복잡하지만 이렇게 하는 이유는 분해능 때문입니다. 멀리 떨어져 있는 물체를 선명하게 볼 수 있는 능력을 분해능이라고 하는데, 분해능은 관측 파장이 길면 길수록 나빠집니다. 대신 망원경의 직경이 크면 이를 보완할 수 있습니다. 단일 전파망원경으로 안테나 크기를 넓게 하기에는 한계가 있기 때문에 전파망원경 여러대를 서로 멀리 떨어진 곳에 위치 시켜 관측합니다. 여러 전파망원경의 데이터를 취합하면 안테나가 커진 효과가 있어서 선명한 영상을 얻을 수 있습니다.

서로 멀리 떨어져 있는 것을 이용한다는 의미로 VLBI(Very Long Baseline Interferometry, 초장기선 전파간섭계)라고 이름을 붙였습니다. 여러 곳에 떨어진 전파망원경들을 가상적으로 동시에 연결하여 지상의 광학망원경 또는 허블 우주망원경보다 뛰어난 해상도(공간분해능)를 얻습니다. 망원경의 크기가 수백에서 수만km까지 확장된 효과가 있습니다.

초정밀 우주계측

또한 전파망원경은 자신이 세워져 있는 위치정보가 매우 중요하기 때문에 자신의 현재 위치를 특정 기준점을 기준으로 정밀하게 좌표관리를 하고 있습니다. 이러한 특성을 이용해서 초정밀 우주계측, 대륙이동, 지각변동 같은 정밀측지에도 응용이 가능합니다.