빛으로는 볼 수 없는 우주를 적외선으로 포착 한다

시리우스는 약 100만 소자의 고감도 검출기 3개를 갖추고, 3파장 동시 촬영을 할
수 있는 적외선 카메라이다. 우주의 비교적 넓은 영역을 적외선 파장으로 관측하기에
가장 적합한 천체 관측 장치로서, 2000년에 하와이에서 퍼스트 라이트를 맞았다.
현재는 남아프리카에서 관측을 하고 있다. 시리우스로 촬영된 아름다운 적외선
화상들을 소개한다.

암흑 성운의 배후에 있는 별을 본다
2000년 8월, 일본 나고야 대학·국립천문대·나고야 시립대학을 중심으로 하는
그룹이 ‘시리우스’라고 불리는 강력한 적외선 카메라를 완성시켰다. 적외선 카메라는
가시 광선보다 파장이 긴 적외선을 포착하는 것이다. 적외선은 우주에 있는 먼지의
영향을 쉽게 받지 않으므로 별의 탄생 현장인 암흑 성운(분자운) 속을 통과하거나,
저온의 특수한 별(갈색 왜성이나 계외 행성 등)을 발견하거나, 계속 멀어져가는
은하를 검출하는 데 사용된다.

시리우스는 검출기에 1024×1024소자의 ‘고감도 HgCdTe 적외선 어레이’ 3개를 탑재
하고 있다. 일반적으로 소자 수가 많을수록 한번에 우주의 넓은 영역을 볼 수 있다.
또 시리우스는 각각의 검출기를 통해, 같은 하늘 영역에서 오는 1.2μ(미크론; 1000분의
1mm)·1.6μ·2.1μ의 서로 파장이 다른 3파장의 적외선을 동시에 포착할 수 있다.
시리우스의 천체 화상은 모두 3파장의 화상을 각각 청색·녹색·적색의 화상으로 대응
시켜 만든 3색 합성 화상이다. 이와 같은 구조를 지니면서 1개의 검출기의 소자 수가
100만 소자 이상인 적외선 카메라는 전세계에 시리우스 하나밖에 없다. 시리우스
(SIRIUS)라는 이름은 ‘우주의 넓은 영역을 관측하기 위한 3색 동시 적외선 카메라’라는
의미의 영어(Simultaneous-color Infra-Red Imager for Unbiased Surveys)의 머릿
글자이다.

시리우스는 여러 가지 망원경에 장착하여 사용할 수 있다. 처음 천체로부터의 빛을
모으는 것은 망원경의 역할이고, 시리우스는 그 빛을 다시 적외선 어레이 위에 모은다.
요컨대 망원경과 시리우스는 둘이 합쳐져 인간의 눈과 같은 역할을 한다. 또 상온
상태에서는 광학계를 포함한 관측 장치 자체가 강력한 적외선을 방출하기 때문에
냉각할 필요가 있다. 그래서 검출기 및 광학계를 탑재한 광학 작업대 전부를 진공
냉각조 속에 넣는다. 여러 가지 전자 장치가 그 주변에 부속되어 있기 때문에 전체적
으로 1m3 정도의 크기를 이룬다. 장치의 상당 부분은 학생이나 기술자들이 ‘수작업’
으로 완성시킨 것이다.

왼쪽 화상은 지구에서 7000광년 거리에 있는 뱀자리의 독수리 성운 M16의 화상이다.
하와이에서 시리우스에 의해 촬영된 것이다.

오른쪽 허블 우주 망원경에 의한 가시 광선 화상에서는 산광 성운을 배경으로 하여
떠오른 3개의 기둥 모양 암흑 성운의 조형이 볼 만하다. 한편 시리우스의 적외선
화상에서는 암흑 성운 속의 먼지의 영향을 받기 어렵기 때문에, 암흑 성운을 통해
보이는 배후의 수많은 별들과 다수의 갓 태어난 별을 확인할 수 있다.....(이하생략)