거대 마젤란 망원경(GMT)
거대마젤란망원경(Giant Magellan Telescope; 이하 GMT)은 대한민국과 미국, 호주, 브라질 등 4개국의 12개 연구기관이 참여하여 건설 중인 차세대 초거대 지상 광학망원경이다.
GMT의 주경은 지름이 8.4m인 일곱 개의 반사경이 연꽃 모양으로 배열되어 전체 지름이 약 25m이다.
지름이 8.4m인 반사경과 각각 짝을 이루는 지름이 1.05m인 반사경 일곱 개로 이루어진 부경은 전체 지름이 약 3.2m이다.
GMT의 관측 파장 영역은 가시광선에서 중적외선 영역(320nm ~ 25,000nm)이다.
GMT의 분해능은 지름이 24.5m인 단일 반사경에 해당하며 허블 우주망원경의 약 10배이다.
집광 면적은 지름 22m인 단일 반사경에 해당하는 368 제곱미터에 달한다.
GMT의 최대 관측 시야는 20′으로 현재 건설 중인 차세대 초거대망원경 중 가장 넓다.
2017년을 기준으로 한 건설 계획에 따르면 GMT는 2023년 네 개의 반사경으로 초기 과학연구를 시작하며 2026년 일곱 개의 반사경 및 적응광학과 광시야 등 완전한 기능을 갖춘 망원경으로 완성될 예정이다.
GMT의 광학계는 지름 25m의 오목거울 주경과 지름 3.2m인 오목거울 부경으로 이루어지는 그레고리안(Gregorian) 광학계이다.
주경의 초점비는 f/0.7이며 부경의 초점비는 f/0.8로서 망원경 전체의 초점비는 f/8이다.
망원경 초점면에서 건판 척도는 약 1″/mm에 해당한다.
GMT의 주경은 지름이 8.4m인 원형 반사경 일곱 장을 연꽃 모양으로 배열하여 지름 25m를 구현한다.
일곱 장의 반사경 중 가운데 거울은 정축 반사경이며 이를 둘러 싼 여섯 장의 거울은 광학 특성이 동일한 비축 반사경이다.
현재 가장 미세하게 관측할 수 있는 망원경인 허블 망원경보다도 해상도가 10배가 더 좋다고 한다.
반사경의 제작
이들 반사경은 아리조나 대학교의 리처드 캐리스 반사경 연구소(Richard F. Caris Mirror Lab)에서 제작하고 있다. 반사경의 제작 공정은 주조(casting), 후면 가공(backside processing), 전면 가공(frontside processing), 연마(polishing) 등으로 나눌 수 있으며 한 장의 반사경을 완성하는 데에는 평균 약 4년이 걸리지만, 개별 공정을 동시에 진행하기 때문에 총 소요기간은 4년보다 짧다.
2005년 개발을 시작한 첫 번째 비축반사경은 2012년 완성되어 현재 투손 공항에 보관되어 있고, 2012년 주조를 시작한 두 번째 비축반사경은 전면 가공을 진행 중이며, 2013년 8월 주조한 세 번째 비축반사경은 후면 가공을 완료하였다.
2014년 9월에는 가운데의 정축 반사경을, 2017년 11월에는 다섯 번째 반사경의 주조를 시작하였다.
GMT의 부경은 지름 1.05m의 원형 반사경을 주경과 동일한 모양으로 배열하며 전체 지름은 약 3.2m이다.
일곱 쌍의 주경 및 부경 반사경들은 일대일로 대응하여 독립된 일곱 개의 망원경처럼 구성되고, 이들의 초점면을 정확히 정렬하여 하나의 25m 망원경으로서 기능하게 된다.
GMT 설치
GMT의 보호건물(enclosure)은 관측하지 않을 때에 망원경을 보호하는 역할을 하며 관측 중에는 바람으로부터 망원경의 흔들림과 보호건물 내외부 온도 차이 및 난류에 의한 영상의 왜곡을 최소화할 수 있도록 설계되었다.
GMT의 보호건물은 지름 약 50m, 높이 약 60m인 실린더형 건물로서 전체 무게 약 4,000톤의 거대한 기계구조물이다.
GMT는 칠레의 안데스 산맥에 있는 해발 2,500m의 라스캄파나스(Las Campanas) 산정에 설치할 예정이다.
이곳은 아타카마(Atacama) 사막의 남쪽 끝으로서 1년 중 관측 가능한 날이 300일 이상이며 대기가 안정되어 평균 시상이 약 0″.6이다.
또한 대기 중 수증기량이 매우 적어서 적외선 관측에 유리하다.
카네기 천문대는 1970년대부터 이곳에서 관측소를 운영하고 있으며 지름 6.5m인 마젤란 쌍둥이 망원경 등 여러 대의 망원경을 설치하여 운영하고 있다.
GMT 망원경은 기존의 관측 시설에서 직선 거리로 약 5km 떨어진 봉우리에 설치할 예정이며 별도의 숙소와 식당, 지원 시설 등을 갖춘 국제 천문대로 운영될 예정이다.
대한민국의 참여
한국천문연구원은 우리나라 천문학계를 대표하여 2009년부터 GMT 건설에 참여하고 있다.
우리나라의 목표 지분은 10%이며 이것은 GMT가 완성된 이후 관측 시간의 10%를 사용할 수 있는 권리를 뜻한다.
이는 1년 중 1달 가량의 기간을 대한민국이 사용할 수 있는 정도의 지분이라고 한다.
GMT 건설에 한국천문연구원이 직접 참여하는 부분은 FSM 부경 제작, 가시광 고분산분광기 G-CLEF 개발, 근적외선 고분산분광기 GMTNIRS 개발 등이다.
한국천문연구원에서는 이외에도 GMT가 완성될 때를 대비하여 다양한 연구 활동을 수행하고 있다.
예를 들면 우리나라 천문학자들의 GMT 관련 연구 주제를 다룬 과학백서는 2015년에 첫번 째 백서를 출판하였고 2017년 2차 백서를 준비하고 있다.
또한 실제 GMT 망원경을 이용하게 될 학문 후속 세대인 국내 천문학 전공 학부 및 대학원생을 위한 GMT 계절학교를 매년 운영하고 있으며 GMT 건설에 참여하는 외국 연구기관과 공동으로 박사후연구원 과정도 운영하고 있다.
GMT를 활용하여 연구 성과를 내기 위해서는 GMT보다 작은 4미터 ~ 10미터급의 망원경을 이용한 사전 연구가 필수적인데 이를 위해 한국천문연구원은 GMT 건설 참여와는 별도로 예산을 확보하여 국내 천문학자들이 관측 연구에 활용할 수 있도록 지원하고 있다.
댓글