망원경

Telescope
기타 용도는 망원경(동음이의)을 참조하십시오.
에드윈 허블이 은하의 적색편이를 측정하고 우주의 전반적인 팽창을 발견하기 위해 사용한 미국 로스앤젤레스 인근 마운트 윌슨 천문대의 100인치(2.54m) 후커 반사 망원경.

망원경은 전자기 복사의 방출, 흡수 또는 반사에 의해 먼 물체를 관찰하는 데 사용되는 장치입니다.[1]원래 그것은 렌즈, 곡선 거울, 또는 멀리 있는 물체를 관찰하기 위한 둘 다의 조합인 광학 망원경을 사용하는 광학 기기였습니다.오늘날 "망원경"이라는 단어는 전자기 스펙트럼의 다양한 영역을 감지할 수 있는 넓은 범위의 기기와 경우에 따라 다른 유형의 검출기로 정의됩니다.

최초로 알려진 실용적인 망원경은 유리 렌즈를 가진 굴절 망원경이었고 17세기 초 네덜란드에서 발명되었습니다.그것들은 지상 응용과 천문학에 모두 사용되었습니다.

거울을 이용해 빛을 모으고 초점을 맞추는 반사망원경은 최초의 굴절망원경이 나온 지 수십 년 만에 발명됐습니다.

20세기에는 1930년대의 전파망원경과 1960년대의 적외선 망원경을 포함한 많은 새로운 종류의 망원경이 발명되었습니다.

어원

망원경이라는 단어는 1611년 그리스 수학자 지오반니 데미시아니에 의해 아카데미아 데이 린시에서 열린 연회에서 갈릴레오 갈릴레이의 악기 중 하나를 위해 만들어졌습니다.[2][3]별이 빛나는 메신저에서 갈릴레오는 라틴어 perspicillum이라는 용어를 사용했습니다.이 단어의 어원은 고대 그리스 τῆλε에서 왔는데, 로마자로 표기된 텔레 '멀리'와 σκοπεῖν는 '보이거나 보는 것'의 스코프이고, τηλεσκόπος는 '멀리'의 텔레스코포스입니다.

역사

주요 기사:망원경의 역사
17세기 망원경

현존하는 망원경에 대한 최초의 기록은 1608년 Middelburg 안경 제작자 Hans Lipperhey가 굴절 망원경에 대해 네덜란드 정부에 제출한 특허입니다.[5]실제 발명가는 알려지지 않았지만 유럽에 전해진 소식입니다.갈릴레오는 그것에 대해 들었고, 1609년에, 그만의 버전을 만들었고, 천체들에 대한 그의 망원경 관측을 했습니다.[6][7]

굴절 망원경이 발명된 후 곧 물체, 즉 빛을 모으는 요소가 렌즈가 아닌 거울이 될 수 있다는 생각이 연구되고 있었습니다.[8]포물면 거울을 사용할 때 얻을 수 있는 잠재적인 이점인 구면 수차의 감소와 색수차가 없는 것은 많은 제안된 설계와 반사 망원경을 만들기 위한 여러 시도로 이어졌습니다.[9]1668년, 아이작 뉴턴은 현재 그의 이름인 뉴턴식 반사경을 가진 디자인의 최초의 실용적인 반사망원경을 만들었습니다.[10]

1733년 무채색 렌즈의 발명은 단순한[11] 렌즈에 존재하는 색 수차를 부분적으로 보정하고 더 짧고 기능적인 굴절 망원경의 제작을 가능하게 했습니다.[citation needed]반사 망원경은 굴절기에서 볼 수 있는 색 문제에 제한을 받지는 않았지만, 18세기와 19세기 초에 사용된 빠른 퇴색 스펙트럼 금속 거울의 사용으로 인해 방해를 받았습니다. 이 문제는 1857년 은 코팅 유리 거울의 도입과 1932년 알루미늄 거울의 도입으로 완화되었습니다.[12]굴절 망원경의 최대 물리적 크기 제한은 약 1미터(39인치)인데, 이는 20세기 이후 만들어진 대형 광학 연구용 망원경의 대부분이 반사경이었다는 것을 의미합니다.가장 큰 반사 망원경들은 현재 10미터 (33피트) 이상의 큰 목표물들을 가지고 있고, 몇몇 30-40미터 디자인들에 대한 작업이 진행 중입니다.[13]

20세기에는 또한 전파에서 감마선에 이르는 광범위한 파장에서 작동하는 망원경의 발달도 목격했습니다.최초의 목적에 맞게 제작된 전파망원경은 1937년에 가동을 시작했습니다.그 이후로 매우 다양한 종류의 복잡한 천문 기구들이 개발되었습니다.

우주에서

주요 기사 : 우주망원경

대부분의 전자기 스펙트럼에서 대기가 불투명하기 때문에 지구 표면에서 관측할 수 있는 대역은 몇 개에 불과합니다.이 대역들은 가시적입니다 – 근적외선과 스펙트럼의 전파 부분입니다.[14]이런 이유로 궤도에서 관측해야 하는 X선이나 원적외선 지상망원경은 없습니다.지상에서 파장을 관측할 수 있다 하더라도 구름, 천체 관측, 빛 공해 등의 문제로 인해 위성에 망원경을 배치하는 것이 여전히 유리할 수 있습니다.[15]

우주 망원경 발사의 단점으로는 비용, 크기, 유지보수성, 업그레이드 가능성 등이 있습니다.[16]

나사의 우주 망원경의 예로는 가시광선, 자외선, 근적외선 파장을 감지하는 허블 우주 망원경, 적외선을 감지하는 스피처 우주 망원경, 그리고 수천 개의 외계 행성을 발견한 케플러 우주 망원경이 있습니다.[17]가장 최근에 발사된 망원경은 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나 쿠루에서 발사된 제임스 웹 우주 망원경입니다.웹 망원경은 적외선을 감지합니다.[18]

전자기 스펙트럼 기준

Radio, infrared, visible, ultraviolet, x-ray and gamma ray
다양한 빛의 파장에서 게성운의 모습을 볼 수

"망원경"이라는 이름은 다양한 종류의 기구를 포함합니다.대부분은 전자기 방사선을 감지하지만, 천문학자들이 다양한 주파수 대역의 빛(전자파 방사선)을 모으는 방법에는 큰 차이가 있습니다.

파장이 길어짐에 따라 안테나 기술을 사용하여 전자기 방사선과 상호작용하는 것이 더 쉬워집니다(매우 작은 안테나를 만들 수 있음에도 불구하고).근적외선은 가시광선처럼 수집될 수 있지만, 원적외선과 밀리미터 미만에서는 망원경이 전파망원경처럼 작동할 수 있습니다.예를 들어 James Clerk Maxwell 망원경은 3μm(0.003mm)에서 2000μm(2mm)까지의 파장을 관측하지만 포물선 알루미늄 안테나를 사용합니다.[19]반면 스피처 우주 망원경은 약 3μm(0.003mm)에서 180μm(0.18mm)까지 관측하는 거울(반사광학)을 사용합니다.또한 반사 광학 장치를 사용하여 광야 카메라 3이 장착된 허블 우주 망원경은 약 0.2 μm(0.0002 mm)에서 1.7 μm(0.0017 mm)(자외선에서 적외선까지)의 주파수 범위에서 관측할 수 있습니다.[20]

더 짧은 파장의 광자, 더 높은 주파수의 광자에서는 완전히 반사되는 광학보다는 흘끗 입사 광학이 사용됩니다.TRACE나 SOHO와 같은 망원경은 극자외선을 반사하기 위해 특별한 거울을 사용하며, 그렇지 않은 경우보다 더 높은 해상도와 더 밝은 이미지를 만들어냅니다.조리개가 크다는 것은 더 많은 빛이 모아진다는 것을 의미할 뿐만 아니라, 더 미세한 각도 분해능도 가능합니다.

망원경은 지상 망원경, 우주 망원경 또는 비행 망원경으로 분류될 수도 있습니다.그들은 또한 전문 천문학자들에 의해 운영되는지 아마추어 천문학자들에 의해 운영되는지에 따라 분류될 수도 있습니다.하나 이상의 망원경이나 다른 기구들을 포함하는 차량이나 영구적인 캠퍼스를 천문대라고 부릅니다.

무선 및 서브밀리미터

주요 기사 : 전파망원경, 전파천문학, 서브밀리미터천문학
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Atacama Large Millimeter Array에 속한 3개의 전파망원경

전파망원경은 전파를 수집하기 위해 일반적으로 큰 접시를 사용하는 지향성 전파 안테나입니다.접시는 때때로 관찰되는 파장보다 작은 개구부가 있는 전도성 철망으로 구성됩니다.

관측 중인 하늘 부분을 확대하여 이미지를 생성하는 광학 망원경과 달리 기존의 전파 망원경 접시는 단일 수신기를 포함하고 있으며 관측된 영역의 단일 시변 신호 특성을 기록합니다. 이 신호는 다양한 주파수에서 샘플링될 수 있습니다.일부 최신 전파 망원경 설계에서는 단일 접시에 여러 수신기 배열이 포함되어 있으며, 이를 초점 평면 배열이라고 합니다.

여러 접시에서 동시에 수신되는 신호를 수집하고 상관시켜 고해상도 영상을 계산할 수 있습니다.이러한 다중 접시 배열은 천문 간섭계로 알려져 있으며 이 기술은 조리개 합성이라고 불립니다.이 배열의 '가상' 구경은 망원경 사이의 거리와 크기가 비슷합니다.2005년 현재 기록 배열 크기는 지구 지름의 몇 배에 달합니다. – 일본의 HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy) VSOP (VLBI Space Observatory Programme) 위성과 같은 우주 기반의 초장기선 간섭계(VLBI) 망원경을 사용합니다.[21]

조리개 합성은 현재 단일 반사 망원경에서 광학 간섭계(광학 망원경 배열)와 조리개 마스킹 간섭계를 이용한 광학 망원경에도 적용되고 있습니다.

전파망원경은 또한 마이크로파 방사선을 모으는 데 사용되는데, 이것은 대기와 성간 가스와 먼지 구름을 통과할 수 있다는 장점이 있습니다.

알렌 망원경 배열과 같은 일부 전파 망원경은 SETI나[22] 아레시보 천문대와 같은 프로그램에서 외계 생명체를 찾기 위해 사용됩니다.[23][24]

적외선

주요 기사:적외선 망원경과 적외선 천문학

가시광선

주요 기사:광학망원경과 가시광천문학
Dome-like telescope with extruding mirror mount
4개의 보조 망원경 중 하나는 초대형 망원경 배열에 속합니다.

광학 망원경은 주로 전자기 스펙트럼의 가시적인 부분에서 빛을 모아 집속합니다.[25]광학 망원경은 겉보기 밝기뿐만 아니라 멀리 있는 물체의 겉보기 각도 크기를 증가시킵니다.망원경은 일반적으로 유리 렌즈 및/또는 거울로 만들어진 하나 이상의 곡선 광학 요소를 사용하여 빛과 다른 전자기 방사선을 모아서 빛이나 방사선을 초점으로 보냅니다.광학 망원경은 천문학과 천문학 이외의 많은 기구에 사용됩니다: 테오돌라이트 (트랜스트라이트 포함), 탐지 스코프, 단안, 쌍안경, 카메라 렌즈 및 스파이 안경.광학적 유형은 크게 세 가지가 있습니다.

프레넬 이미저(Fresnel imager)는 우주 망원경을 위해 제안된 초경량 설계로, 프레넬 렌즈를 사용하여 빛을 집중시킵니다.[28][29]

이러한 기본적인 광학적 유형 외에도 천문학,[30] 혜성 탐색기[31] 및 태양 망원경과 같이 수행하는 작업에 따라 분류되는 다양한 광학적 설계의 하위 유형이 많이 있습니다.[32]

자외선

주요 기사:자외선천문학

대부분의 자외선은 지구 대기에 흡수되므로, 이러한 파장에서의 관측은 대기 상층부나 우주 공간에서 수행되어야 합니다.[33][34]

엑스레이

주요 기사 : X선 망원경과 X선 천문학
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200개 이상의 동심원의 알루미늄 껍질로 구성된 히토미 망원경의 X선 초점 조절 거울

X선은 더 긴 파장의 전자기 방사선보다 수집하고 초점을 맞추는 것이 훨씬 어렵습니다.엑스선 망원경은 엑스선을 몇 도만 반사할 수 있는 중금속으로 만들어진 고리 모양의 '가려보는' 거울로 구성된 Wolter 망원경과 같은 엑스선 광학계를 사용할 수 있습니다.거울은 보통 회전된 포물선과 쌍곡선 또는 타원의 한 부분입니다.1952년, 한스 월터는 이런 종류의 거울만을 사용하여 망원경을 만들 수 있는 3가지 방법을 설명했습니다.[35][36]이러한 종류의 망원경을 사용하는 우주 관측소의 예로는 아인슈타인 천문대,[37] ROSAT,[38] 찬드라 엑스선 천문대 등이 있습니다.[39][40]2012년 NuSTAR X선 망원경이 발사되었는데, 이 망원경은 긴 배치 가능한 돛대 끝에 있는 Wolter 망원경 설계 광학을 사용하여 79keV의 광자 에너지를 사용할 수 있습니다.[41][42]

감마선

주 기사 : 감마선 천문학
1991년 우주왕복선에 의해 궤도로 방출된 콤프턴 감마선 관측소

고에너지 엑스선과 감마선 망원경은 초점을 완전히 맞추는 것을 삼가고 코드화된 조리개 마스크를 사용합니다. 마스크가 만드는 그림자의 패턴을 재구성하여 이미지를 만들 수 있습니다.

지구의 대기는 전자기 스펙트럼의 이 부분까지 불투명하기 때문에 엑스선과 감마선 망원경은 보통 하늘을 나는 풍선이나[43][44] 지구 궤도를 도는 위성에 설치됩니다.이런 종류의 망원경의 예로는 2008년 6월에 발사된 페르미 감마선 우주 망원경이 있습니다.[45][46]

일반 감마선보다 파장이 짧고 주파수가 높은 매우 높은 에너지 감마선의 검출은 더욱 전문화가 필요합니다.이런 종류의 관측소의 예로는 지상 망원경 VERITAS가 있습니다.[47][48]

2012년에 발견된 것은 감마선 망원경의 초점을 맞출 수 있을지도 모릅니다.[49]700keV보다 큰 광자 에너지에서 굴절률은 다시 증가하기 시작합니다.[49]

망원경 목록

참고 항목

참고문헌

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