극자외선

[ extreme ultraviolet ]

약어	EUV

극자외선(Extreme Ultraviolet, EUV 혹은 XUV)은 파장이 대략 124 nm에서 10nm인 전자기파(electromagnetic wave, EM wave)이다(그림 1 참조). 극자외선은 높은 온도인 @@NAMATH_INLINE@@10^6 - 10^7@@NAMATH_INLINE@@ K에서 발생한다. 극자외선에 해당하는 전자기파의 진동수는 각각 2.4 PHz와 30 PHz이고(1 PHz=@@NAMATH_INLINE@@10^{15}@@NAMATH_INLINE@@Hz), 광자의 에너지로는 10 eV에서 124 eV 에 해당한다. 수소 원자의 전리 에너지보다 크기 때문에 극자외선은 중성 수소를 전리시킬 수 있다. 우주에서 오는 극자외선은 지구의 중성 대기를 전리시키기 때문에 지표에 도달하기 전에 중성 대기 입자와 충돌하면 흡수된다.

밀도가 희박하고 광학적으로 얇은(optically thin) 뜨거운 플라스마에서 나오는 극자외선의 스펙트럼은 방출선으로 구성된 방출스펙트럼이다. 활동적인 코로나나 항성풍을 동반한 O 형 혹은 B 형 별, 초신성잔해와 은하단은 극자외선 파장대에서 방출선을 낸다. 이에 반해 밀도가 높고 광학적으로 두꺼운(optically thick) 뜨거운 매질에서 나오는 극자외선의 스펙트럼은 연속스펙트럼이다. 뜨거운 백색왜성, 행성상성운의 중심별이나 중성자별은 극자외선 파장대에서 연속스펙트럼을 낸다.

그림 1. 전자기파의 극자외선 영역. (출처: 장헌영/이지원/한국천문학회)

극자외선 탐사선(Extreme Ultraviolet Explorer, EUVE)은 1992년 6월 7일 발사된 우주망원경이다(그림 2 참조). 첫 번째 극자외선 우주망원경이며 관측 파장대가 7 nm에서 76 nm이다. 2001년 1월 31일 임무를 종료할 때까지 801개의 천체를 관측했다.

그림 2. 극자외선 탐사선(Extreme Ultraviolet Explorer, EUVE)(출처: )

원자외선 분광탐사선

원자외선 분광탐사선(Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, FUSE)은 NASA의 오리진프로그램(Origin Progrma)의 일환으로 1999년 6월 24일 발사되어 2007년 10얼 18일 퇴역한 우주 망원경이다(그림 3 참조). 파장이 90.5 nm에서 119.5 nm인 원자외선을 방출하는 천체를 관측하는 것이 목표이다. 빅뱅 이후 남겨진 중수소를 이해하기 위한 우주의 화학적 진화를 연구하는 것이 주요 목표이다.

그림 3. 원자외선 분광탐사선(Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, FUSE).()

극자외선 촬영 망원경

극자외선 촬영 망원경(Extreme ultraviolet Imaging Telescope, EIT)은 태양 코로나의 고해상도 영상을 얻기 위해 소호우주선(Solar and Heliospheric Observatory, SOHO)에 탑재된 기구이다(그림 4 참조). 전리된 철(Fe XI, Fe X, Fe XII, Fe XV)과 헬륨(He II)에서 방출되는 빛에 해당하는 17.1 nm, 19.5 nm, 28.4 nm, 30.4 nm 파장에 민감한 망원경이다. 태양의 광구에서 나오는 강력한 빛 때문에 개기일식(total solar eclipse) 때만 보이는 코로나, 코로나구멍(coronal hole), 코로나질량방출(coronal mass ejection, CME)의 구조를 밝히는데 도움을 준 우주망원경이다.

그림 4. SOHO/EIT가 얻은 극자외선 태양 영상. 태양 주기동안 촬영한 영상이다.(출처: )

칩샛

칩샛(Cosmic Hot Interstellar Plasma Spectrometer satellite, CHIPSat)은 9nm 에서 26nm 파장대의 분광기를 탑재한 마이크로 위성이다(그림 5 참조). 태양으로부터 300 광년 범위에 있는 항성간공간(interstellar madium)에 퍼져있는 수백만 K 기체를 연구하기 위해 2003년 1월 12일에 발사되었다.

2005년 9월에 태양관측위성으로 전환되었고, 2006년 4월 3일부터 2008년 4월 5일까지 태양을 1458 회 관측하였다.

그림 5. 칩샛(Cosmic Hot Interstellar Plasma Spectrometer satellite, CHIPSat).(출처: )

극자외선 변동성실험

극자외선 변동성실험(Extreme Ultraviolet Variability Experiment, EVE)는 2010년 2월 11일에 발사된 태양동역학관측소(Solar Dynamics Observatory, SDO)에 탑재된 극자외선 관측 기기이다. 기존 태양 극자외선 관측기기와 비교할 때 분광 해상도와 시간 해상도 등이 개선되었으며 정확도와 정밀도 역시 뛰어난 관측기구이다. 지구 고층대기와 전리권의 에너지원이라고 할 수 있는 극자외선의 방출량을 정확하게 관측하여 태양활동 주기에 따라 변화하는 자외선과 극자외선 양을 알아보고 있다.

대기 촬영 집합체

대기 촬영 집합체(Atmospheric Imaging Assembly, AIA) 역시 태양동역학관측소(SDO)에 탑재된 극자외선 관측 기기이다(그림 6 참조). 7개의 다른 극자외선 파장대에서 2만 K에서 2천만 K 에 이르는 태양의 채층(choromosphere)과 코로나(corona)의 전면을 관측하고 있다. 4096x 4096픽셀의 영상을 12초 간격으로 연속해서 촬영하고 있다.


AIA 파장대	스펙트럼	근원 위치	온도
30.4 nm	He II	채층, 전이층	50,000 K
160 nm	C IV + 연속	전이층 & 광구 상부	10⁵ & 5000 K
17.1 nm	Fe IX	코로나, 전이층 상부	6.3×10⁵ K
19.3 nm	Fe XII, XXIV	코로나 & 뜨거운 플레어	1.2×10⁶ & 2x10⁷ K
21.1 nm	Fe XIV	활동부 코로나	2×10⁶ K
33.5 nm	Fe XVI	활동부 코로나	2.5×10⁶ K
9.4 nm	Fe XVIII	플레어	6.3×10⁶ K
13.1 nm	Fe VIII, XX, XXIII	플레어	4×10⁵, 10⁷ & 1.6×10⁷ K

그림 6. SDO가 얻은 극자외선 태양 영상.(출처: )

극자외선

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목차

극자외선 관측 우주 망원경