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  • [세미나] 별의 스펙트럼 타입에 따른 근접 이중성의 분해도 [일반]
  • 조회 수: 136, 2019-08-30 12:09:40(2019-08-29)
  • 어제 매수팔 시 세미나 한 내용을 공유합니다.

     

    요즘 이중성을 열심히 쪼개고 있는데 근접 이중성을 볼 때 망원경의 이론적인 분해능 수치만큼 보이거나 아니면 동일 조건인데도 보이지 않는 경우가 있었다물론 시상고도광학계 등등 변수는 다양하다그러나 동일 조건의 같은 각거리 인데도 그렇지 않다면 뭔가 이상하다고 밖에 볼 수 없다본 내용은 이것에 대한 논의이다.

     

    1.     회절이란?


    diffraction.jpg

     

    2.     이중성 분해의 기준이란?


    이중성을 관측할 때 분해 되었다는 기준은 아래 그림에서 어느 것인가?


    resolve.jpg


    망원경의 분해능이란 개념을 도입하면 앞의 것이 맞다왜 그런지는 뒤의 Airy disk 계산 공식를 보면 이해할 수 있다.


    그럼 이 그림을 보고 분해라는 표현하는 것이 맞는 건가내 기준에서는 아닌 거 같다그렇다면 확인이라고 해야 되나아니면 구분?


    내가 생각에는 분해능이란 반성의 시직경의 절반만 확인했을 때라는 표현이 적절하다고 생각한다.


    영어로는 Split이란 표현이 주로 쓰인다완전히 구분하다쪼개다의 표현이 되겠다나는 쪼개다라는 표현을 즐겨 쓴다


    쪼개지지 않으면 그냥 확인이라고 표현한다.


     

    3.     Airy disk?


    Airy disk란 광학에서 원형의 구경을 통과한 점광원이 빛의 회절 한계까지 만들 수 있는 최적의 상을 말한다


    원형 구경(사진기망원경 등)을 통과한 빛은 회절 되어 중심에 밝은 부분을 만드는데 이를 에어리 원반이라 하고


    그 주위로 밝고 어두운 고리가 교대로 나타나는 것을 Airy pattern 이라고 한다둘 다 조지 비델 에어리의 이름이 붙은 것이다


    이 현상 자체는 에어리 이전에 존 허셜이 먼저 발견했지만에어리가 1835년에 처음으로 완전한 이론적 설명을 제시하였다


    회절 때문에 아무리 완벽한 환경에서 아무리 완벽한 렌즈를 사용해도 사진기 또는 망원경에 맺힌 상은 에어리 원반 이상으로 분해될 수 없다


    이를 회절한계라고 한다.


    airy disk.jpg

     

    4.     Airy Disk의 크기


    구경에서 멀리 떨어진 곳에서 첫 번째 pattern이 나타나는 각도는 빛이 들어 오는 방향에서 다음과 같이 표현 된다.


    fomula1.jpg


    각도가 충분히 작을 경우에는



    fomula2.jpg


    라고 만 해도 된다이때 θ의 단위는 라디안이고λ는 빛의 파장, d는 구경의 직경이다.



    disk size.jpg

     


    위의 공식에 따라 Airy disk 크기(θ)는 파장과 구경에 관계됨 함수이고, Airy disk의 크기는 θ 반경을 의미한다


    따라도 별 상의 크기를 Arc second 로 표기하면 2θ의 값이 별 상의 크기가 된다


    그러므로 위의 분해능의 기준이 바로 이중성이 절반만 걸쳐 있을때를 말하는 것이다.



     

    5.     파장 대 별 내 망원경의 Airy Disk 크기


    위의 공식의 θ값은 라디안 값이므로 주로 사용하는 Arc sec값으려 환산하려면 60 x 60 x 180/π 값이 더 곱해 져야 하고


    아래표와 같이 내 망원경에 따른 Disk의 크기(분해능)을 계산해 보았다.


    Color

    Wavelength

    Wavelength

    Wavelength

    Stellar

    My Telescope (θ value 초각)

    (nm)

    중간값(nm)

    mm 환산값

    spectra

    EDP60

    EDP125

    SC235L

    ASAP

    Viloet

    380~450nm

    415

    0.000415

    N/A

    1.74

    0.84

    0.44

    0.21

    Blue

    450~485nm

    467.5

    0.0004675

    O

    1.96

    0.94

    0.50

    0.23

    Cyan

    485~500nm

    492.5

    0.0004925

    B

    2.07

    0.99

    0.53

    0.25

    green

    500~565nm

    532.5

    0.0005325

    A

    2.23

    1.07

    0.57

    0.26

    yellow

    565~590nm

    577.5

    0.0005775

    F, G

    2.42

    1.16

    0.62

    0.29

    orange

    590~625nm

    607.5

    0.0006075

    K

    2.55

    1.22

    0.65

    0.30

    red

    625~740nm

    682.5

    0.0006825

    M

    2.86

    1.37

    0.73

    0.34

    파장 평균 값에 따른 Airy Disk 크기

     

     

    2.26

    1.09

    0.58

    0.27

    따라서 이론적인 분해능은 사람 눈에 민감한 Blue light 기준으로 측정된 것으로 보임

    1.93

    0.93

    0.49

    0.23

     

    위의 표는 가시광선 영역별로 Airy disk 크기를 내 망원경에 따라 계산해 본 것이고 Stellar spectra type을 임의로 Matching시켜 보았다.


    사실 인터넷에서 이렇게 Matching된 자료를 찾을 수가 없어 각 Stellar spectra type에 대한 대표 색상을 가시광선의 색에 내 임의로 넣어 본 것이다


    정확하지는 않겠지만 어느 정도 맞으리라 생각한다.


     

    Airy disk 공식에 따라 별 상의 크기(Airy disk size)는 이론적으로 파장과 구경에만 관계된다


    Blue Red와의 Disk 크기 차이는 주력 망원경인 EDP125로 볼 때 무려 0.4초각의 차이가 있다

    (이런 차이는 구경이 작을수록 커지고 클수록 작아진다.) 


    따라서 이론적인 분해도 대비 분해되어 보이지 않는다는 것은 파장대가 더 큰 (Spectrum B 이하 type별이 포함되어 있음을 의미한다


    결론적으로 근접 이중성의 관측 시 별의 Spectrum type을 염두 해두고 관측해야만 쓸데 없는 삽질을 피할 수 있다는 것이다.

     

    추가 논의)


    이중성이라고 정의 할 수 있는 최대 각거리는?


    NSOG의 이중성 list를 보면 각거리가 무려 300~400초에 이르는 것까지 이중성 list에 포함되어 있는데 여러분들이 알고 있는 최대 각거리는 얼마인가?

    개인적으로 그런 개념은 없다라고 생각한다일단 이중성이라 함은 겉보기 이중성이 아닌 물리적 이중성을 진정한 이중성이라는 개념을 기반으로 한 생각이다따라서 아무리 멀리 떨어져 있다고 하더라고 물리적인 연관 관계만 있다면 이중성이라는 것이다좀 더 극단적으로 예를 들자면 우리 태양과 제일 가까운 별인 리길 켄타우르스가 물리적인 상관 관계가 있다면 태양의 위치에 따라 어마어마한 각거리의 변화가 생길 것이다 그래도 이중성인 것이다.

댓글 4

  • 김남희

    2019.08.29 10:50

    평소 관심있었던 분야고 공부 좀 하고픈 생각도 있던차인데 좋은 자료를 올려주었네요.어제는 주말관측대회 심사땜에 예습 좀 하러갔다가 구름 밑에서 커피만 마시고 들어왔네요.ㅠ
  • 최윤호

    2019.08.30 08:34

    대외적 일로 많이 바쁘시군요. 주말에 맑아서 공공적인 관측대회가 되었으면 좋겠습니다. ㅎ

  • 박진우

    2019.08.29 14:58

    안타레스 반성이 왜 보기 힘든지에 대한 명쾌한 답을 얻을 수 있었습니다. 감사합니다
  • 최윤호

    2019.08.30 08:35

    이윤행님이 별하늘지기 게시글 댓글에 #80A, #38A라는 필터가 안타레스 관측에 더 도움이 된다는 댓글 주셨네요. 이거 함 알아봐야겠어요 ㅎ

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