기초과학

암흑물질 탐사 감도를 현 시점에서의 세계 최고 수준으로 향상

발행일 : 2015 / 09 / 19

2015년 8월 1일부터 3일 까지 중국과학원 국가천문대 난징(南京)천문광학기술연구소의 외계행성탐사 기술 연구팀과 미국캘리포니아주립대학교 노스리지캠퍼스(California state University, northridge,CSUN)에서 공동으로 개발한 고성능 휴대용 자가 적응 광학장치(High Performance Portable Adaptive Optics, HPAO)로 처음으로 중국국가천문대 싱룽(興隆)관측기지의 2.16m 망원경에서 실험 관측을 진행하였다. 실험 관측 결과, 해당 HPAO는 최고 3.8등급까지 어두운 별에 대하여 안정하게 보정을 할 수 있었으며, 또한 한층 더 최적화 업그레이드를 할 수 있는 잠재력을 갖고 있었다.

연구팀은 HPAO를 2.16m 망원경의 쿠우데 촛점(coude focus)에 설치하였고, 중소 구경 망원경의 기기 공간이 부족한 문제점에 대비해 망원경의 광학 기기 부분의 크기를 975x650x350mm 이내로 제어함으로써 “휴대용” 특성을 살려 향후 자가 적응 광학 뒤부분에 연결하게 될 과학 장치의 기기 공간을 절약할 수 있게 되었다. 싱릉 관측 기지의 평균 시잉(seeing)은 약 2”밖에 안되며 2.16m 망원경의 자가 적응 광학 실험의 어려움을 증가시켰지만 HPAO로 2015년 8월 3일 밤에 첫 광학 실험을 진행하였으며 2.16m 망원경으로 회절 한계에 접근하는 고해상도 영상을 획득하였다.

실험 과정에서 다양한 별 등급의 표적을 선택하여 HPAO의 작동 성능을 테스트하였으며, 과학 연구용 적외선 카메라로 H 파장 구간에 대하여 10s 의 장노출로 관측 데이터를 기록하였다. 그리고 HPAO로 0 등급의 직녀별에 대하여 회절 한계에 접근하는 영상 보정을 실현하였으며, 또한 3.8 등급의 표적 λ And에 대한 HPAO의 보정은 화질을 뚜렷하게 개선하였고, 보정 후 별 반점 영상 에너지는 에어리 원반(Airy disk) 영역에서 수렴하였다. HPAO로 관측할 수 있는 별의 등급은 현재 2.16m 망원경 쿠우데 촛점(coude focus) 부근의 아주 큰 광투과 소모 및 HPAO에 사용한 일반 광학 소자의 제약을 받고 있다. 연구팀은 다음 단계에 HPAO를 망원경의 중심 초점에 설치하고, 또한 광투과 효율을 최적화 설계한 광학 소자를 사용하여 8등급보다 어두운 별을 관측할 수 있게 할 예정이다.

2.16m 망원경의 사용 현황에 초점을 맞추어 HPAO는 갈색왜성의 직접 영상 관측, 외행성의 간접 관측 결과에 대한 검증 관측, 태양계 내의 표적 관측 및 기타 고해상도 영상 요구가 있는 과학 연구 등에 이용될 전망이 있다.