관측 천문학

Observational astronomy
에스토니아에서 운석을 관측하는 집회

관측 천문학은 관측 가능한 우주에 대한 데이터를 기록하는 것과 관련된 천문학으로, 이론 천문학과는 대조적으로, 주로 물리적 모델의 측정 가능한 의미를 계산하는 것과 관련이 있습니다.그것은 망원경과 다른 천문 기구를 사용하여 천체를 관찰하는 연습과 연구이다.

과학으로서 천문학 연구는 먼 우주의 성질을 직접 실험하는 것이 불가능하다는 점에서 다소 방해가 된다.하지만, 이것은 천문학자들이 조사할 수 있는 수많은 가시적인 항성 현상들을 가지고 있다는 사실로 부분적으로 보상된다.이를 통해 관찰 데이터를 그래프에 표시하고 일반적인 추세를 기록할 수 있습니다.변광성과 같은 특정 현상의 가까운 예를 사용하여 더 멀리 있는 대표자들의 행동을 추론할 수 있습니다.그런 다음 이 먼 잣대를 사용하여 은하까지의 거리를 포함한 그 주변의 다른 현상을 측정할 수 있습니다.

갈릴레오 갈릴레이는 망원경을 하늘로 돌려 그가 본 것을 기록했습니다.그 이후로 관측 천문학은 망원경 기술의 각 발전에 따라 꾸준히 발전해 왔다.

소분할

다양한 파장에서 볼 수 있는 게 성운

관측 천문학의 전통적인 구분은 관측된 전자기 스펙트럼의 영역에 기초한다.

  • 전파 천문학은 밀리미터에서 데카메트 파장까지의 방사선을 검출한다.수신기는 라디오 방송 전송에 사용되는 것과 비슷하지만 훨씬 더 민감합니다.'전파 망원경'을 참조하십시오.
  • 적외선 천문학적외선 방사선의 검출과 분석을 다룬다(일반적으로 실리콘 고체 검출기의 검출 한계보다 긴 파장, 약 1μm 파장).가장 일반적인 도구는 반사 망원경이지만 적외선 파장에 민감한 검출기가 있습니다.우주 망원경은 대기가 불투명한 특정 파장에서 사용되거나 소음(대기 중의 열방사선)을 제거하기 위해 사용된다.
  • 광학 천문학근적외선 파장에서 근자외선 파장까지 빛을 관측하기 위해 광학 기구(미러, 렌즈, 고체 검출기)를 사용하는 천문학 분야입니다.사람의 눈으로 검출할 수 있는 파장(약 400~700nm)을 사용하는 가시광선 천문학은 이 스펙트럼의 중간에 속합니다.
  • 고에너지 천문학에는 X선 천문학, 감마선 천문학, 극자외선 천문학이 포함됩니다.
  • 엄폐천문학은 한 천체가 다른 천체를 가리거나 가리는 순간 관측하는 것이다.다단계 소행성 엄폐 관측은 소행성의 프로필을 킬로미터 [1]수준까지 측정합니다.

방법들

현대 천체물리학자들은 전자파 외에도 중성미자, 우주선, 중력파를 이용해 관측할 수 있다.여러 방법을 사용하여 소스를 관찰하는 것을 멀티 메신저 천문학이라고 합니다.

대기가 검출되는 파장에서 비교적 투명하기 때문에 광학 및 전파 천문학은 지상 관측소로 수행될 수 있다.관측소는 일반적으로 지구 대기에 의한 흡수 및 왜곡을 최소화하기 위해 높은 고도에 위치해 있다.적외선의 일부 파장은 수증기에 의해 많이 흡수되기 때문에 많은 적외선 관측소가 높은 고도의 건조한 장소나 우주에 위치해 있다.

대기는 X선 천문학, 감마선 천문학, 자외선 천문학, 그리고 원적외선 천문학(몇 개의 파장 "창"을 제외)에 의해 사용되는 파장에서는 불투명하기 때문에, 관측은 주로 풍선이나 우주 관측소에서 수행되어야 한다.하지만 강력한 감마선은 그것이 만들어내는 큰 공기 샤워에 의해 감지될 수 있고, 우주선에 대한 연구는 천문학에서 빠르게 확장되는 분야입니다.

중요 요소

관측 천문학 역사의 많은 기간 동안, 거의 모든 관측은 광학 망원경으로 시각 스펙트럼에서 수행되었다.지구의 대기는 전자파 스펙트럼의 이 부분에서 비교적 투명하지만, 대부분의 망원경 작업은 여전히 보이는 조건과 공기 투명도에 의존하며, 일반적으로 밤 시간으로 제한됩니다.시야 조건은 공기 중의 난류와 열변화에 따라 달라집니다.구름이 자주 끼거나 대기 난류를 겪는 위치는 관측의 분해능을 제한한다.마찬가지로 보름달이 있으면 산란된 빛으로 하늘이 밝아져 희미한 물체를 관찰하는 데 방해가 될 수 있다.

관측 목적상 광학 망원경의 최적 위치는 의심할 여지 없이 우주 공간이다.그곳에서 망원경은 대기의 영향을 받지 않고 관측할 수 있다.그러나 현재 망원경을 궤도로 들어올리는 것은 여전히 비용이 많이 든다.그 다음으로 좋은 장소는 구름 없는 날이 많고 일반적으로 대기 조건이 좋은(관측 조건이 좋은) 특정 산봉우리입니다.마우나케아 섬, 하와이 섬, 라팔마 섬의 봉우리들은 이러한 특성을 가지고 있으며, 칠레라노 데 차이난토르, 파라날, 세로 톨롤로, 실라와 같은 내륙 유적지는 그 정도가 아니다.이 관측소들은 강력한 망원경의 집합체를 끌어모았으며, 총 투자액은 수 십억 달러에 달합니다.

밤하늘의 어둠은 광학 천문학에서 중요한 요소이다.도시와 인구 밀집 지역이 계속 확대되면서, 야간 인공 조명의 양 또한 증가했다.이러한 인공 조명은 특별한 필터 없이 희미한 천문학적 특징을 관찰하는 것을 매우 어렵게 만드는 확산 배경 조명을 생성합니다.애리조나주와 영국 같은 몇몇 지역에서, 이것은 빛 오염을 줄이기 위한 캠페인으로 이어졌다.가로등 주위에 후드를 사용하는 것은 지상으로 향하는 빛의 양을 향상시킬 뿐만 아니라 하늘로 향하는 빛을 줄이는 데에도 도움이 된다.

대기 영향(천문학적 시각)은 망원경의 해상도를 심각하게 방해할 수 있다.대기 이동의 흐림 효과를 보정할 수 있는 수단이 없다면, 조리개 약 15-20cm보다 큰 망원경은 가시 파장에서 이론적 분해능을 달성할 수 없다.그 결과, 매우 큰 망원경을 사용하는 것의 주된 이점은 매우 미미한 크기를 관측할 수 있는 향상된 광 채집 능력이었다.그러나 분해능의 핸디캡은 우주망원경의 사용뿐만 아니라 적응광학, 스펙클 이미징, 간섭계 이미징에 의해 극복되기 시작했다.

측정 결과

천문학자들은 천체를 측정하기 위해 사용할 수 있는 많은 관측 도구를 가지고 있다.태양과 지구에 비교적 가까운 물체의 경우, 보다 먼(따라서 거의 정지해 있는) 배경에 대해 직접적이고 매우 정확한 위치를 측정할 수 있습니다.이러한 성질에 대한 초기 관측은 다양한 행성의 매우 정밀한 궤도 모델을 개발하고 각각의 질량과 중력 섭동을 결정하기 위해 사용되었다.이러한 측정으로 천왕성, 해왕성, 그리고 (간접적으로) 명왕성이 발견되었다.그들은 또한 수성 궤도 안에 있는 가상의 행성 벌컨에 대한 잘못된 가정을 낳았다.

개발과 다양성

알마는 서브밀리미터와 밀리미터 [3]파장의 우주를 연구하기 위한 세계에서 가장 강력한 망원경이다.

광학 스펙트럼에서 우주를 조사하는 것 외에도, 천문학자들은 점점 더 전자파 스펙트럼의 다른 부분에서 정보를 얻을 수 있게 되었다.이러한 최초의 비광학적 측정은 태양의 열 특성에 대한 것이었다.일식 동안 사용된 기구는 코로나에서 나오는 방사선을 측정하는 데 사용될 수 있다.

전파 천문학

전파의 발견함께 전파천문학은 천문학에서 새로운 학문으로 부상하기 시작했다.전파의 긴 파장은 좋은 해상도의 이미지를 만들기 위해 훨씬 더 큰 접시를 모아야 했고, 나중에 고해상도 조리개 합성 라디오 이미지(또는 "라디오 맵")를 만들기 위한 다접시 간섭계의 개발로 이어졌다.마이크로파 경적 수신기의 개발[4]빅뱅과 관련된 마이크로파 배경 방사선의 발견으로 이어졌다.

전파천문학은 그 능력을 계속 확장해 왔으며 심지어 지구 크기보다 훨씬 큰 기준선을 가진 간섭계를 생산하기 위해 전파천문학 위성을 사용하기도 했다.그러나, 다른 용도로 무선 스펙트럼의 사용이 계속 확대되면서 별에서 오는 희미한 무선 신호가 점차 사라지고 있습니다.이러한 이유로, 미래에는 뒷면과 같은 차폐된 위치에서 전파 천문학이 수행될 수 있다.

20세기 후반의 발전

20세기 후반에는 천문학 기구에 있어서 급격한 기술적 발전이 있었다.광학 망원경은 그 어느 때보다 커지고 있었으며, 대기의 흔들림을 부분적으로 없애기 위해 적응형 광학 장치를 사용했습니다.새로운 망원경들이 우주로 발사되었고, 우주선을 관측할 뿐만 아니라, 적외선, 자외선, X선, 감마선 부분에서도 우주를 관측하기 시작했다.간섭계 어레이는 무선, 적외선 및 광학 파장에서 조리개 합성을 사용하여 최초의 초고해상도 이미지를 생성했습니다.허블 우주 망원경과 같은 궤도 기구들은 희미한 물체들을 가시광선으로 관찰하는 데 도움이 되는 천문학적인 지식을 빠르게 발전시켰다.개발 중인 새로운 우주 기구들은 다른 별들, 어쩌면 지구와 비슷한 세계들 주변의 행성들을 직접 관찰할 것으로 예상된다.

천문학자들은 망원경 외에도 관측을 위해 다른 기구들을 사용하기 시작했다.

기타 악기

중성미자 천문학은 보통 거대한 지하 탱크인 특별한 관측소에서 중성미자 검출기로 천체들을 관측하는 천문학 분야이다.핵반응과 초신성 폭발은 중성미자를 매우 많이 생성하는데, 중성미자 망원경으로 검출되는 중성미자는 극소수입니다.중성미자 천문학은 태양의 핵과 같은 광학 망원경이 접근할 수 없는 과정을 관찰할 수 있는 가능성에 의해 동기 부여된다.

중력파 검출기는 중성자별이나 [5]블랙홀같은 거대한 물체의 충돌과 같은 사건들을 포착할 수 있도록 설계되고 있다.

로봇 우주선은 또한 태양계 내의 행성들을 매우 세밀하게 관찰하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있으며, 그래서 행성 과학 분야는 현재 지질학과 기상학 분야와 상당한 교차를 보이고 있다.

관찰 도구

남아메리카에서 가장 오래된 천문대 중 하나는 1873년에 설립되어 에콰도르 키토에 있는 적도 남쪽 12분 거리에 위치키토 천문대입니다.키토 천문대는 에콰도르 국립 천문대로 키토 역사 센터에 위치해 있으며 국립 폴리테크닉 [6]스쿨이 관리하고 있습니다.

망원경

노트북에 연결된 자동 가이드 시스템에 의한 아마추어 천체 사진 촬영 설정.

거의 모든 현대 관측 천문학의 핵심 기구는 망원경이다.이는 매우 희미한 물체를 관찰할 수 있도록 더 많은 빛을 모으는 것과 작고 먼 물체를 관찰할 수 있도록 이미지를 확대하는 두 가지 목적으로 사용됩니다.광학 천문학은 매우 정확한 광학 부품을 사용하는 망원경을 필요로 한다.예를 들어 곡선거울의 연마 및 연마에는 표면이 특정 원뿔형상의 빛 파장의 극히 일부 내에 있어야 한다.많은 현대의 "망원경"은 실제로 조리개 합성을 통해 더 높은 해상도를 제공하기 위해 함께 작동하는 망원경 배열로 구성되어 있습니다.

대형 망원경은 돔에 설치되어 있어 날씨로부터 보호하고 환경 조건을 안정시킵니다.예를 들어 망원경 한쪽에서 다른 쪽까지 온도가 다르면 열팽창으로 광학소자가 어긋나 구조 형상이 변한다.이것은 이미지에 영향을 줄 수 있습니다.이러한 이유로 돔은 보통 밝은 흰색(이산화티타늄) 또는 도장되지 않은 금속입니다.돔은 종종 관찰이 시작되기 훨씬 전인 일몰 무렵에 열려 공기가 순환할 수 있고 전체 망원경을 주변과 같은 온도로 만들 수 있다.관측에 영향을 미치는 풍향이나 기타 진동을 방지하기 위해 주변 돔 및 건물과 완전히 분리된 기초가 있는 콘크리트 교각 위에 망원경을 설치하는 것이 표준 관행이다.

거의 모든 과학적 작업을 하기 위해서는 망원경이 눈에 보이는 하늘을 가로질러 회전할 때 물체를 추적해야 한다.즉, 그들은 지구의 자전에 대해 부드럽게 보상해야 한다.컴퓨터 제어 구동 메커니즘이 등장하기 전까지 표준 솔루션은 일종의 적도 마운트였고, 소형 망원경에서는 이것이 여전히 표준이었습니다.그러나 이는 구조적으로 좋지 않은 설계로 망원경의 지름과 무게가 증가함에 따라 점점 더 번거로워진다.세계에서 가장 큰 적도에 장착된 망원경은 200인치(5.1m) 헤일 망원경인데 반해, 최근의 8-10m 망원경은 구조적으로 더 나은 알타지무스 마운트를 사용하며, 더 큰 거울에도 불구하고 실제로 헤일 망원경보다 작다.2006년 현재, 거대한 알타즈 망원경에 대한 설계 프로젝트가 진행 중이다: 30미터 망원경[1]과 100미터 직경의 압도적으로 큰 망원경.[7]

아마추어 천문학자들은 뉴턴 반사기, 굴절기, 그리고 점점 더 인기를 얻고 있는 막수토프 망원경과 같은 기구들을 사용한다.

사진

사진은 한 세기 이상 관측 천문학에서 중요한 역할을 해 왔지만, 지난 30년 동안 CCD나 CMOS 칩과 같은 디지털 센서에 의해 영상 용도로 대체되었습니다.측광과 간섭계와 같은 천문학의 전문 분야는 훨씬 더 오랜 기간 동안 전자 검출기를 사용해 왔다.천체사진은 특수 사진 필름(또는 보통 사진 에멀젼으로 코팅된 유리판)을 사용하지만, 좁은 대역에서 QE > 90%로 조정될 수 있는 반면, CCD는 많은 결점이 있습니다.거의 모든 현대식 망원경 기구는 전자 어레이이며, 오래된 망원경들은 이 기구들로 개조되거나 폐쇄되었습니다.화학막으로 가능한 분해능이 아직 구축되지 않은 전자 검출기보다 훨씬 높기 때문에 유리판은 [citation needed]측량 같은 일부 응용 분야에서 여전히 사용됩니다.

이점

사진술이 발명되기 전에는 모든 천문학이 육안으로 행해졌다.하지만, 영화가 충분히 민감해지기 전에, 과학 천문학은 압도적인 이점 때문에 전적으로 영화로 옮겨갔다.

  • 인간의 눈은 순간순간에서 순간순간으로 보이는 것을 버리지만, 사진 필름은 셔터가 열려 있는 한 점점 더 많은 빛을 모읍니다.
  • 생성된 이미지는 영구적이므로 많은 천문학자들이 동일한 데이터를 사용할 수 있습니다.
  • 시간에 따라 변화하는 물체를 볼 수 있습니다(SN 1987A는 멋진 예입니다).

점멸 비교기

깜박임 비교기는 같은 하늘의 단면을 다른 시점의 거의 동일한 두 장의 사진을 비교하기 위해 사용되는 기구이다.비교기는 두 플레이트의 조명을 번갈아 켜며, 모든 변화는 점멸 또는 줄무늬로 나타납니다.이 기구는 소행성, 혜성, 그리고 변광성찾는데 사용되어 왔다.

니스 천문대의 50cm 굴절 망원경.

마이크로미터

위치 또는 크로스 와이어 마이크로미터는 이중 별을 측정하는 데 사용된 도구입니다.이것은 함께 이동하거나 분리할 수 있는 한 쌍의 가늘고 이동 가능한 선으로 구성됩니다.망원경 렌즈는 쌍에 정렬되어 있으며 별 분리 시 직각으로 놓여 있는 위치 와이어를 사용하여 방향을 잡습니다.그런 다음 이동 가능한 와이어가 두 개의 별 위치와 일치하도록 조정됩니다.그런 다음 별들의 분리는 계측기에서 읽혀지며, 계측기의 배율에 따라 진정한 분리가 결정됩니다.

스펙트로그래프

관측 천문학의 중요한 도구는 분광기이다.원소에 의해 특정 파장의 빛을 흡수함으로써 멀리 있는 물체의 특정 특성을 관찰할 수 있습니다.이 능력은 태양의 방출 스펙트럼에서 헬륨 원소를 발견하게 했고 천문학자들은 먼 별, 은하, 그리고 다른 천체에 관한 많은 정보를 알아낼 수 있게 해 주었다.스펙트럼의 도플러 이동(특히 "빨간색 이동")은 지구에 대한 반경 운동 또는 거리를 결정하는 데 사용될 수도 있다.

초기 분광기는 빛을 넓은 스펙트럼으로 분할하는 프리즘 뱅크를 사용했다.나중에 그레이팅 분광기가 개발되어 프리즘에 비해 광손실의 양을 줄이고 더 높은 스펙트럼 분해능을 제공하였다.스펙트럼은 장시간 노출로 촬영할 수 있어 희미한 물체(예: 먼 은하)의 스펙트럼을 측정할 수 있다.

항성 측광학은 1861년에 의 색을 측정하는 수단으로 사용되었다.이 기술은 특정 주파수 범위에서 별의 크기를 측정하여 전체 색상과 그에 따른 별의 온도를 결정할 수 있게 했습니다.1951년에는 UBV 등급(자외선-청색-시각)의 국제 표준화 시스템이 채택되었습니다.

광전 측광학

CCD를 이용한 광전 측광현재 망원경을 통한 관측에 자주 사용된다.이러한 민감한 기기는 이미지를 개별 광자 수준까지 기록할 수 있으며 눈에 보이지 않는 스펙트럼의 일부에서 볼 수 있도록 설계할 수 있다.일정 기간 동안 적은 수의 광자가 도달하는 것을 기록하는 기능은 대기 효과에 대한 컴퓨터 보정을 가능하게 하여 이미지를 선명하게 만들 수 있습니다.또, 복수의 디지털 이미지를 조합해, 「스태킹」이라고 불리는 이미지를 한층 더 강화할 수도 있습니다.적응 광학 기술과 결합하면 영상 화질은 망원경의 이론적 해상도에 근접할 수 있습니다.

필터는 특정 주파수 또는 주파수 범위에서 개체를 보기 위해 사용됩니다.다층막 필터는 전송 및 차단 주파수를 매우 정밀하게 제어할 수 있으므로 예를 들어 들뜬 수소 원자에 의해서만 방출되는 특정 주파수로 물체를 볼 수 있습니다.필터는 또한 불필요한 빛을 차단함으로써 빛 공해의 영향을 부분적으로 보상하는 데 사용될 수 있다., 편광 필터는, 선원이 편광을 방출하고 있는지 어떤지, 편광의 방향을 판단하기 위해서도 사용할 수 있습니다.

관찰

실라의 주요 플랫폼에는 천문학자들이 우주를 [8]탐험할 수 있는 다양한 망원경이 있습니다.

천문학자들은 높은 적색편이 은하, AGN, 빅뱅의 여광, 그리고 많은 다른 종류의 별과 원시성들을 포함한 광범위한 천문학적 근원을 관찰합니다.

개체별로 다양한 데이터를 관찰할 수 있습니다.위치 좌표구면 천문학 기술을 사용하여 하늘에 있는 물체의 위치를 찾고, 그 밝기지구에서 볼 때 그 물체의 밝기를 결정합니다.스펙트럼의 다른 부분에서의 상대적인 밝기는 물체의 온도와 물리에 대한 정보를 제공합니다.스펙트럼의 사진을 통해 물체의 화학작용을 조사할 수 있다.

배경에 대한 별의 시차 편이를 사용하여 계측기의 분해능에 의해 부과되는 한계까지 거리를 결정할 수 있습니다.별의 반지름 속도와 시간에 따른 위치 변화(적절한 움직임)를 사용하여 태양에 대한 속도를 측정할 수 있습니다.별의 밝기 변화는 별의 대기가 불안정하다는 증거이거나, 그렇지 않으면 가리는 동반성이 존재한다는 증거를 제시합니다.쌍성의 궤도는 각 동반성의 상대 질량 또는 시스템의 총 질량을 측정하는 데 사용될 수 있습니다.분광쌍성은 별과 가까운 동반성의 스펙트럼에서 도플러 변화를 관찰함으로써 찾을 수 있다.

비슷한 조건에서 동시에 형성된 같은 질량의 별들은 일반적으로 거의 동일한 관측 특성을 가지고 있다.구상성단처럼 밀접하게 연관된 별들의 덩어리를 관찰하면 항성 유형의 분포에 대한 데이터를 수집할 수 있습니다.그런 다음 이 표를 사용하여 연관성의 나이를 추론할 수 있습니다.

멀리 있는 은하와 AGNs의 경우, 관측치는 은하의 전체적인 모양과 특성뿐만 아니라 은하가 발견되는 그룹화도 이루어집니다.다른 은하에서 표준 초라고 불리는 알려진 광도특정 유형의 가변성 과 초신성을 관찰하면 숙주 은하까지의 거리를 추론할 수 있습니다.공간의 팽창은 이러한 은하의 스펙트럼을 거리에 따라 이동시키고 은하의 반경 속도의 도플러 효과에 의해 수정시킵니다.은하의 크기와 적색편이는 모두 은하의 거리에 대해 추론하는 데 사용될 수 있습니다.많은 수의 은하를 관측하는 것을 적색편이 조사라고 하며, 은하 형태의 진화를 모형화하는 데 사용됩니다.

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관련 리스트

참조

  1. ^ Schindler, K.; Wolf, J.; Bardecker, J.; Olsen, A.; Müller, T.; Kiss, C.; Ortiz, J. L.; Braga-Ribas, F.; Camargo, J. I. B.; Herald, D.; Krabbe, A. (2017). "Results from a triple chord stellar occultation and far-infrared photometry of the trans-Neptunian object (229762) 2007 UK126". Astronomy & Astrophysics. 600: A12. arXiv:1611.02798. Bibcode:2017A&A...600A..12S. doi:10.1051/0004-6361/201628620.
  2. ^ "La Silla Poses for an Ultra HD Shoot". ESO Picture of the Week. Retrieved 16 April 2014.
  3. ^ "Under the Spell of the Magellanic Clouds". ESO Picture of the Week. Retrieved 17 April 2013.
  4. ^ Dicke, R. H.; Peebles, P. J. E.; Roll, P. G.; Wilkinson, D. T. (July 1965). "Cosmic Black-Body Radiation". The Astrophysical Journal. 142: 414–419. Bibcode:1965ApJ...142..414D. doi:10.1086/148306. ISSN 0004-637X.
  5. ^ "Planning for a bright tomorrow: Prospects for gravitational-wave astronomy with Advanced LIGO and Advanced Virgo". LIGO Scientific Collaboration. Retrieved 31 December 2015.
  6. ^ 키토 천문대는 국립 폴리테크닉 스쿨, EPN, 공식 웹사이트에 의해 관리되고 있습니다.
  7. ^ ESO 100m OWL 광학망원경 개념
  8. ^ "The Martian-like Landscape of La Silla". Retrieved 16 November 2015.

외부 링크

  • Wikimedia Commons 관측 천문학 관련 매체