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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.37 No.7 pp.398-407
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2016.37.7.398

Geocentric parallax measurements of Near-Earth Asteroid using Baselines with domestic small-size observatories

Eui Oan Jeong1,2, Jungjoo Sohn1*
1Department of Earth Science Education, Korea National University of Education, Chungbuk 28173, Korea
2Sejong Academy of Science and Arts, Sejong, 30099, Korea
Corresponding author: jjsohn@knue.ac.kr+82-43-230-3783+82-43-232-7176
December 7, 2016 December 22, 2016 December 22, 2016

Abstract

We cooperated with four domestic educational astronomical observatories to construct a baseline and perform simultaneous observations to determine the geocentric parallax, distance, and motion of 1036 Ganymed, an Amor asteroid near the Earth. Observations were made on the day when simultaneous observations were possible from September to November 2011. Measured distances of 1036 Ganymed were 0.394 AU on Sept. 26, 0.365 AU on Oct. 11, and 0.340 AU on Oct. 25, respectively, which were within the error range as compared with the measured distances proposed by the US Jet Propulsion Laboratory. The 1036 Ganymed showed a tilting motion during the observation period, and the tangential angular velocities were measured at 0.037-0.052" sec−1. Through this study, it was shown that the simultaneous observations among educational astronomical observations can obtain distance measurements with an error range of about 5% for asteroids near 0.4 AU. And it expected to be used as a research & education program emphasizing collaborative observation activities based on a network between observatories.


국내 소형천문대 기선을 이용한 근접 소행성 지심시차 측정

정 의완1,2, 손 정주1*
1한국교원대학교 지구과학교육과, 28173, 충청북도 청주시 흥덕구 강내면 태성탑연로 250
2세종과학예술영재학교, 30099, 세종특별자치시 달빛1로 265

초록

국내 교육용 천문대 네 곳과의 협력으로 세 개의 기선을 구축 및 동시 관측을 수행하여, 지구근접천체 Amor족 소행성인 1036 Ganymed의 지심시차와 거리, 운동 상태를 알아보았다. 관측은 2011년 9월에서 11월 동안, 동시 관측이 가능한 날에 이루어졌다. 1036 Ganymed의 거리는 9월 26일 0.40 AU, 10월 11일 0.40 AU, 10월 25일 0.34 AU 이었 고, 각각은 미국 제트추진연구소가 제시하는 측정거리와 비교한 결과 오차 범위내의 값이었다. 1036 Ganymed는 관측 기간 동안 순행 운동을 보였고, 접선 각속력은 0.04-0.05" sec−1로 측정되었다. 본 연구를 통해 국내에 있는 교육용 천문 대들의 동시 관측으로 0.4 AU 부근의 소행성에 대해 약 5% 정도의 오차 범위를 가지는 거리 측정치를 얻을 수 있음 을 보였다. 이로부터, 교육용 천문대 간의 네트워크를 기반으로 한 협력 관측 수행이 이루어지고 새로운 연구연계 교육 프로그램의 유형으로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.


    서 론

    국내 소재의 과학 고등학교, 영재학교와 국공립과 학관, 지자체의 시민천문대는 구경 16인치 내외의 실 험실습용 관측 장비와 연구 수준에 준하는 관측시스 템을 갖추고 있다. 각 관측소에서는 안시 관측에서 부터 과학자와 함께 연구해보며 교육을 받는 사사교 육 등의 교육 프로그램이 이루어지고 있다. 그러나 관측시스템을 활용하는 프로그램의 종류는 제한적이 고 국내 실험실습용 망원경의 네트워크를 활용한 관 측 프로그램은 거의 없는 상태이다. 그래서, 본 연구 에서는 지구근접천체(Near-Earth Objects, NEOs) 소 행성을 대상으로 여러 관측소가 동시 관측을 수행하 여 소행성의 운동 상태, 거리, 지심시차와 같은 물리 량을 과학적으로 의미 있는 수준에서 구하여 교육용 관측소들을 위한 새로운 프로그램으로써의 검증을 하 고자 한다.

    천문학에서 거리를 측정하는 것은 우주 탐구의 중 요한 과정 중 하나이다. 또 태양계 소행성 중 가깝지 만 약한 밝기를 가진 지구근접천체의 검출과 거리를 알아보는 것은 단순히 천체를 확인하고 거리를 알아 내는 탐구이외의 의미와 도전을 포함한다(Raymond et al., 2004, Steel, 1995, Stokes, 1998). 지구에도 과 거의 큰 충돌에 의한 200여 개의 운석구들이 존재한 다. 앞으로 지구에 위협이 될 수 있는 근접한 천체들 을 관측하고 연구하여 정확한 궤도를 이해하고 모니 터링을 하는 것은 지구의 안보를 위해서 필요하다 (Moon, 2007, 한원용, 2002).

    소행성과 관련 연구의 짧은 역사에 비해 국내 소 행성 탐사와 관련 연구는 적지 않다. 소행성의 초기 분포에 관한 연구(김봉규, 1987), NEOs 추적감시연 구(Harris, 1998, 천무영 외, 2000), NEOs 수치모형 연구(Jedicke et al., 2003), 개별 소행성에 대한 CCD 측광(우화성, 2001), 16" 구경 망원경을 이용한 소행 성 관측지 인가 및 소행성 관측(권순길, 2002), 국가 지정연구실: NEOs연구실 활동소개(한원용, 2002), 주 요 NEOs 탐사 프로그램(문홍규 외, 2002) 그리고 소 행성 추적 관측 및 결과(전영범, 2002), NEO 우주 탐사에 대한 기술연구(윤용식 외, 2011) 등이 있다. 그러나 국내의 여러 관측지 간의 기선을 이용하고 동시 관측으로 NEOs 소행성의 지심시차와 거리를 측정하는 연구는 제한적이다.

    태양계 소행성은 거리에 따라 NEOs 소행성, 주 소행성대(Main Belt Object) 소행성, 목성궤도의 트로 이안(Trojan), 해왕성 너머의 TNO (Trans-Neptune Object)가 있다(Tholen, 1989). 그 중 NEOs는 지구와 근접하여 충돌가능성이 높은 천체들이며, 소행성 궤 도의 근일점과 원일점 거리를 기준으로 가장 태양 가까이 있는 Aten족으로부터 Apollo, Amor족으로 구 분된다(McFadden et al., 1989). Aten족은 원일점 부 근에서 지구의 궤도를 가로지르지만 그 장반경은 1 AU보다 작고, Apollo족은 근일점에 접근할 때 지 구 궤도를 가로지르며, Amor족은 근일점이 지구와 화성 사이에 위치한다(Carroll and Ostlie, 2007). 지 금까지 지구에 접근하는 소행성들이 5,000여 개 발견 되었고. 그 중 가장 큰 Amor족 소행성의 지름은 40 km 정도이고 Apollo족 소행성의 지름은 8 km 정도 이다(Fix, 2008).

    본 연구의 대상으로 지구에 비교적 가깝고 영향이 클 수 있는 Amor족 소행성을 선택하였다. Amor족 소행성은 1221 Amor 발견 이후 붙여진 NEOs 소행 성 중 한 종류이다. Amor족 소행성으로 구분되기 위 하여 다음 세 가지 조건이 필요하다. 첫째, 어느 행 성보다 지구에 가까이 접근해야 한다. 둘째, 지구의 궤도 밖에 궤도가 있어야 한다. 셋째로 지구 궤도와 는 만나지 않는다. 즉, Amor족 소행성은 태양에서 1 AU 이내 일 수 없다. 이 세 가지를 종합하면 Amor 족 소행성들은 근일점이 1 AU와 1.3 AU 사이에 놓 인다. 현재까지 약 1200여 개의 Amor족 소행성이 알려져 있고 200여 개에는 번호가 부여되었고 그 중 50여 개는 이름이 주어져있다.

    NEOs에 해당하는 Amor족 소행성의 거리 측정은 흥미롭고도 중요하다. Amor족 소행성의 일부는 수 백 km 정도의 기선을 가진 관측소의 동시 관측을 통 해 지심시차와 거리의 측정이 가능하다. 국내의 일선 학교나 시민천문대가 보유하고 있는 소형 관측시스템 들을 협력관측지로 구성하여 지심시차를 측정하는데 사용해보고자 했다. 물론 4000 km 이상의 기선거리 에서 2006 BN55 등 9개 NEOs의 시차를 측정하여 단지 수%의 오차를 갖는 거리를 구할 수 있다 (Birtwhistle and Robson, 2006). 기선거리가 짧을수 록 측성오차가 미치는 영향이 상대적으로 커지므로 협력 대상 천문대 선택에서 긴 기선이 확보되는 부 분을 우선시 했다.

    그래서 본 연구에서는 Amor 소행성인 1036 Ganymed 를 대상으로 국내의 천문대의 동시 관측으로 소행성 의 지심시차를 통해 거리와 운동의 특징을 도출하고 검증하는 일련의 과정을 직접 확인하고 수행 과정을 국내 천문대간의 네트워크 기반 프로그램으로 제안하 고자 한다.

    관측소 선정

    지심시차는 지표상의 관측자와 천체 그리고 지구중 심이 이루는 각이다. 지표상 두 지점에서 같은 천체 를 동시에 관측하여 지심시차의 합을 구하고 기하학 을 적용하여 기선거리와 호도법으로 소행성까지의 거 리를 구한다. 최대 기선거리가 되는 지구직경 기선이 만드는 시차는 가장 가까운 별도 10−8 '' 보다 작아 지 심시차를 이용한 거리측정은 태양계 행성, 소행성, 혜성 등 태양계 구성체에 제한된다.

    관측소로 청주에 위치한 한국교원대학교 청람천문 대(Mentor Astronomical Observatory, MAO)를 기준 으로 긴 기선을 우선 고려하고 동시 관측 활동이 가 능한 부산의 한국과학영재학교 천지인천문대(Space, Earth and Man Observatory, SEMO), 원주의 강원과 학고등학교천문대(Kangwon Science Hgh school Observatory, KSHO), 고흥의 국립고흥우주체험센터 (National Youth Space Center, NYSC) 천문대 네 곳 을 협력관측지로 선정하였다. Fig. 1과 Table 1은 협 력 관측지와 세 쌍의 협력관측 기선(Baseline)에 대한 기본 정보를 보인다.

    관측 기기

    각 관측소의 관측시스템 사양은 Table 2, 검출기 사양은 Table 3과 같다.

    협력관측지의 관측시스템 모습은 Fig. 2와 같다. 각 관측시스템에 구성된 적도의를 구동하기 위해 비 스크사의 상용프로그램인 TheSky6, TheSkyX를 사용 했다. CCD를 구동하고 CCD 영상을 수집하는 프로 그램에는 SEMO는 Maxim DL, MAO와 NYSC는 CCDSoft 그리고 NYSC는 CCDOPS를 사용하였다.

    관측 대상

    관측 대상은 비전문연구용 관측시스템과 수 백 km 의 짧은 기선으로 빠른 궤도속도를 갖는 지구접근소 행성을 동시에 관측하여 시차를 측정하기 위해 16인 치 망원경 기준 10 등급 내외이고 가능한 지구에 가 까이 접근한 충 부근의 소행성으로 Amor족 지구접 근소행성인 1036 Ganymed를 선정했다.

    S형 소행성(Tholen, 1989)인 1036 Ganymed는 1924 TD, 1952 BF, 1954 HH 등으로도 명명된다. 알베도(Albedo)가 0.14-0.17이고 지름이 약 38.5 km (Kiselev et al., 1994)로써 지구접근소행성 중 가장 큰 Amor III 소행성이다. 1924년 10월 23일 Walter Baade에 의해 처음 발견된 1036 Ganymed의 궤도는 현재 매우 잘 결정되어 있다. 원일점은 4.091 AU이 며, 근일점은 1.233 AU이다. 장반경은 2.662 AU, 이 심율은 0.532 그리고 자전주기는 10.31시간 정도 (Han et al., 1989)이다. 최근 지구에 가장 가까이 왔 을 때가 2011년 10월 13일이며, 지구에서의 거리는 0.359104 AU (53,721,200 km) 정도로 알려졌다. 1036 Ganymed는 2176년도 12월 16일에 화성에 0.02868 AU (4,290,000 km)까지 접근할 예정이다(JPL SSDG).

    관측 자료

    지심시차 측정은 시간 동기화가 중요하여 구동프로 그램 상에서 노출시작 시간과 노출 마감 시간을 확 인했다. 구글 채팅이나 네이트 온 등으로 실시간 대 화형 시간 동기화를 하였고 어려운 경우 유선이나 무선 전화기를 이용해 미리 컴퓨터의 시간을 맞추고 매 분 정각 등 약속된 일정한 시간마다 관측하는 방 법도 사용하였다. 관측 중간이나 그날 관측이 끝나면 시간 동기를 다시 확인하였다. 날씨여건 등 CCD 관 측시스템의 안정도를 고려하여 협력관측 마다 가능한 짧은 노출시간을 주되 30초 이하로 하여 15회 정도 씩 관측하였다. 필터는 사용하지 않거나 R필터를 사 용하였다. 관측 자료가 저장될 때 동기화된 노출 중 간시간이 자동 입력되게 설정하였다.

    관측은 2011년 9월 26일, 10월 5일, 10월 11일, 10월 25일에 이루어졌다. 9월 26일과 10월 5일은 MAO와 SEMO가 공동 관측하였고, 10월 11일은 KSHO와 NYSC가 공동 관측하였다. 또한 10월 25일 은 MAO와 NYSC가 공동 관측하였다. 네 번의 관측 각각 30분 정도씩 소요되었는데 노출시간은 관측에 따라 5초에서 30초까지 다양하다. 관측일별로 관측횟 수는 14-15회씩 실시하였다. 관측일지 개요는 Table 4와 같다.

    대표적으로 9월 26일 두 관측지의 TheSky화면에 나타낸 1036 Ganymed를 포함한 시야를 Fig. 3으로 나타냈다. 안쪽 MAO시야는 20'×13'이며, 바깥쪽 SEMO시야는 36'×25'이다. 이날 소행성은 방위각 약 41 ° , 고도 약 65 ° , 시간각 −1 h 47m 정도에 위치하였 다. 또 10월 25일 관측한 1036 Ganymed의 관측영상 에서 소행성 주변의 일부를 Fig. 4에 나타냈다. 첫 관측일 때의 위치가 1번 위치이고 마지막 관측위치 는 2번 위치에 해당한다.

    기본 자료 처리

    소행성 측성은 관측 자료 처리에 최적화된 Astrometrica 소프트웨어를 사용했다. 픽셀해상도에 따른 오차 정도를 수십 년간 NEOs를 연구해 온 JPL 연구원 Paul weissman (2011)은 경험적으로 1/3픽셀 정도라고 하였다. 정밀도를 갖는 측성프로그램인 Astrometrica도 짧은 기선거리에서의 지심시차 관측 에서는 픽셀해상도 등에 따른 측성오차가 있을 수 있으나 정량화된 결과는 없다.

    Astrometrica (Raab, 2004)를 이용한 이미지 전처리 과정은 전처리용 오차영상을 불러오면 열잡음(Dark Current), 평탄화(Flat Fielding) 처리가 간단하게 수행 된다. 또한 우주선(Cosmic Ray) 등 노이즈가 천체와 혼동을 줄 수 있는 것들을 제거를 위해 Astrometrica- Setting에서 최소구경크기를 특정 픽셀 크기(0.7 픽셀) 로 설정해 주었다. 이 픽셀크기 이하의 잡음은 처리 과정에서 참고별로 인식되지 않고 제외된다.

    시간 동기화를 고려하여 두 관측시스템에 같은 노 출시간(예, 20초)을 주었을 경우 노출시작 시간이 10−5일(<1초) 초과 차이가 있는 영상의 처리는 제외 시켰다. 9월 26일에는 총 14장의 협력 관측이미지 중 3장을 제외한 총 11장이, 10월 5일과 11일에는 3 장을 제외한 총 12장과 11장이 그리고 10월 25일에 는 7장을 제외한 총 8장을 확보했다.

    선택된 영상들 중에 측성에 오차가 크게 작용할 점광원이 아니라 막대모양으로 흐른 영상은 제외했다. 변형된 정도를 판정하기 위해 이미지 변형정도 0픽 셀은 이미지 분포가 동심원상에 분포하는 경우이고, 1픽셀은 이미지가 동심원으로부터 1픽셀 이내에 불균 일하게 분포하는 경우이다. 관측한 소행성의 점퍼짐 함수(Point Spread Function, PSF)의 피크위치에서 어 느 방향이든 1픽셀 이상 변형된 것을 제외하였다. 이 과정에서 10월 5일 자료는 모두 제외되어, 최종적으 로 9월 26일 4장, 10월 11일 3장, 10월 25일 2장의 영상이 결과 분석에 사용되었다.

    측성 분석

    Astrometrica를 이용한 측성 정밀도는 참고별을 이 용한 영상 정렬 방법으로 적경은 0.01s, 적위는 0.1'' 의 범위에서 정확도를 얻을 수 있다. 본 연구에 참여 한 관측시스템의 사양으로도 시야 내에 최소 40개 이상 400여 개의 참고별을 얻어 Order of Fit를 3으 로 설정하고 큐빅핏(Cubic Fit)으로 분석했다.

    관측시스템에서 CCD 카메라의 설치 각도가 90도 이상 회전된 경우 위치각(Position Angle)을 부여하고, 자료처리 중 참고별 매치 에러(Reference Star Match Error) 현상이 발생하면 일단 참고별의 발견 숫자가 설정한 개수보다 충분히 많은지 확인한다.

    분석 결과표에는 찾은 별의 수, 참고한 별의 수, 측성에 사용한 참고별의 수, 점퍼짐함수(PSF), 피팅 차수(Order of Fit), 참고 별들의 적경과 적위의 편차 (''), 측광에 사용한 참고별의 수, 측광된 값, 측광 차 이 값 등이 나타난다.

    Fig. 5와 Fig. 6은 CCD 이미지의 천체들과 카탈로 그의 천체들이 맞추어져 성공적으로 분석이 된 영상 이다. 이때의 초점거리와 위치각이 실 초점거리에 해 당하며, 실제 CCD 카메라의 위치각이 된다.

    지심시차와 거리 분석

    지표 수 백 km 떨어진 두 지점에서 측성한 지구접 근소행성의 적도좌표로부터 지심시차를 구하는 것은 각 관측지에서 측성한 적경, 적위의 차를 피타고라스 방법을 이용한다. 이 때 유의할 사항은 하늘의 적도 에서는 적경이 최대 값일 때 극으로 갈수록 적경의 폭이 좁아져 관측시스템의 시야는 상대적으로 커지게 된다. 관측대상의 주어진 적위(RA)에 적경(Declination, DEC)을 각초 단위로 변환할 때 다음과 같이 환산 후 사용했다.

    ΔRA ( " ) =ΔRA ( " ) ×15×COS ( radians ( Dec ( ° ) ) )

    동일 경도선상 또는 위도선상의 두 관측지점을 선 택하면 시차를 측정하는데 편리하다. 동일 경도의 기 선을 형성했을 때에 임의 위치의 소행성에 대한 측 정시차는 소행성의 시간각 차이에 의해서는 영향을 받지 않는다. 협력관측지가 동일 경도선상의 기선을 형성하였어도 소행성의 적위가 기선상의 중간 위도의 천정 위치와 차이가 있는 경우 시차 차이가 발생한 다. 임의 위치에 있는 관측대상을 두 관측지가 이루 는 기선의 중심위치의 천정으로 옮겨 놓았을 때의 환산시차(gp)가 최대시차가 되며, 이를 거리산출에 사용한다. 대상천체가 지구로부터 같은 거리에 놓여 있어도 기선 중점의 천정으로부터 얼마나 멀어진 천 정거리를 형성하느냐에 따라 얻게 되는 실제 관측시 차(gp0)는 최대시차에 대하여 COS(천정거리)값을 얻 게 된다. 본 연구에서는 두 관측지에서 임의 시각에 임의 적위에 있는 천체를 관측하여 얻은 시차(gp0)가 상대적으로 작아져 있기 때문에 두 관측지의 중간 위도의 천정으로 옮긴 시차값으로 환산된 시차(gp)를 사용하여 거리를 측정하였다.

    관측대상을 기선의 중간위치의 천정으로 옮겼을 때 의 환산 시차(gb)를 구하는 식은 다음과 같이 하였다.

    gp=(RA(") 2 +DEC(") 2 )/COS(radians((b1+b2)/2-DEC)

    (단, b1, b2: 관측지 위도. RA, DEC: 소행성의 실 제 적경과 적위)

    환산 시차(gp)를 적용하여 소행성까지의 거리를 계 산한 식은 다음과 같다.

    거리,  d = 기선거리 g p × 206 , 265 ( km )

    거리,  d = 기선거리 g p × 206 , 265 ÷ ( 1.5 × 10 8 ) ( AU )

    관측 결과

    각 날짜별 분석된 1036 Ganymed의 측성 결과이다. Table 5와 같이 2011년 9월 26일 관측은 MAO와 SEMO의 협력관측으로 적경 측성 값 차이는 0.02- 0.03'', 0.18-0.27'' 범위의 값을 얻었다. 이 관측시스템 의 평균 픽셀해상도가 약 0.772''/pixel−1인 것을 감안 하면 0.2-0.3 픽셀 크기의 차이에 해당한다. 적위 측 성 값은 0.6-0.9'' 범위의 값을 얻었다. 이는 0.7-1.0 픽셀 크기의 차이다. 적위 방향으로 움직임이 적경 방향보다 더 큼을 예상 할 수 있다.

    2011년 10월 11일 관측은 KSHO와 NYSC의 협력 관측으로 적경 측성값 차이는 0.02-0.04 seconds, 0.24-0.48'' 범위의 값을 얻었다. 이 관측시스템의 평 균 픽셀해상도가 약 1.252''/pixel−1인 것을 감안하면 0.2-0.4 픽셀 크기의 변화를 나타내었다. 적위 측성값 은 1.0-1.3'' 범위의 값을 얻었다. 이는 0.8-1.0 픽셀 크기의 변화로 적위 측성값 변화가 적경 측성값 변 화에 2-5 배 큰 것은 9월 26일 적위 움직임과 유사 하게 적위 방향으로의 움직임이 적경 방향에서 보다 더 큼을 알 수 있다. 결과는 Table 6에 정리되었다.

    2011년 10월 25일 관측은 MAO와 NYSC의 협력 관측으로 적경 측성값 차이는 0.02-0.04 seconds, 0.2-0.5'' 범위의 값을 얻었다. 이 관측시스템의 평균 픽셀해상도가 약 1.079''/pixel−1인 것을 감안하면 0.0- 0.3 픽셀 크기의 변화를 나타내었다. 적위 측성값은 0.8-0.9'' 범위의 값을 얻었다. 이는 0.7-0.8 픽셀 크기 의 변화이다. 적위 측성값 변화가 적경 측성값 변화 에 최소 2.2 배 큰 것은 적위 방향으로 움직임이 9월 26일, 10월 5일의 적위 방향으로의 움직임과 유사함 을 알 수 있다. 결과는 Table 7에 정리되었다.

    1036 Ganymed의 관측된 지구까지의 거리 변화는 Fig. 7과 같다. 1036 Ganymed의 관측을 통한 측정 거리는 2011년 관측일 이후 계속 가까워지고 있다.

    결과 분석

    Amor족 1036 Ganymed에 대하여는 JPL 등 전문 연구기관들이 실시간 거리측정을 위한 관측수행을 하 지 않는다. 축적된 자료를 토대로 이미 어느 정도 안 정된 궤도요소를 결정하였고 또 현재 지구에 위협을 줄 만한 대상에 분류되지 않기 때문이다. Table 8은 1036 Ganymed에 대하여 NASA의 JPL에서 결정된 궤도요소를 토대로 계산되어 제시된 거리(JPL SSDG) 와 본 연구에서 실제 관측하여 얻은 거리 측정값을 비교하여 나타낸 것이다. JPL의 값에 의하면 관측 일 중 10월 11일에 이 대상이 지구에 가장 근접했음을 알 수 있다.

    1036 Ganymed는 9월 26일 1.25%의 오차율에 0.394 AU, 10월 11일에 1.7%의 오차율에 0.365 AU 그리고 10월 25일 11.5%의 오차율에 0.340 AU의 측 정거리를 얻었다. 표준편차를 감안하면 연구 결과에 서 도출한 측정거리 모두 JPL 등 신뢰성 있는 연구 기관의 궤도요소기반 프로그램에 의한 계산 값 범위 내에 포함 될 수 있겠다. 그리고, 9월 26일과 10월 11일 관측으로부터 얻은 거리가 10월 15일 관측으로 부터 얻은 거리보다 JPL 예측치에 훨씬 더 가까운 것은 우연인 것으로 보인다. 이와 같이 짧은 기선거 리에서의 지심시차 측정은 대체로 1036 Ganymed처 럼 가까이 있는 천체에 대해 근사한 값을 얻을 수 있음을 보였지만 연구의 제한점에 제시한 픽셀해상도 등 여러 오차요인들이 복합적으로 작용하여 정확한 시차측정에 어려움을 주는 것으로 판단된다.

    관측 결과에서 1036 Ganymed가 2011년 9월 26일 에 이동 접선 각속력이 0.037''/s−1이었다가 10월 11일 에 0.051''/s−1 그리고 10월 25일에는 0.051"/s−1의 크 기로 지구에서 볼 때 순행 운동을 하고 있었으며 순 행의 정도는 작아지고 있었다. 주소행성대의 소행성 들은 통상 0.001''/s−1 정도의 접선 각속력을 갖고 있 는데 이에 비하면 매우 큰 값이다. 이는 1036 Ganymed 가 근일점에 가까이 있으면서 지구궤도에 근접하였기 때문일 것으로 보이며, 관측기간 1달 동안 지구에 가 까이 오면서 이동 접선 각속력이 커졌다가 작아진 것을 예상 할 수 있겠다. 소행성의 위치에서 동쪽 수 평면을 0 °라고 할 때, 아래 방향으로 70.2 ° , 82.3 ° 그 리고 87.0 °의 각도로 점차 기울기가 급한 움직임인 것을 알 수 있다. Table 9에 나타난 것과 같이 접선 속력은 약 10-14 km/s−1 정도이다.

    결론 및 논의

    국내 교육용 천체관측소의 망웡경을 이용하여 대한 민국 규모인 수 백 km 정도의 기선거리를 갖는 세 쌍의 관측시스템을 구성하여 Amor족 지구근접 소행 성인 1036 Ganymed를 관측하여 지심시차와 거리, 운동 특성을 알아보았다. 각 기선에서 구경 16인치 이하의 망원경들을 이용하여 대상 소행성의 지심시차 를 측정하고 거리측정에 적용하도록 환산시차를 제시 하였고. 소행성 운동의 상태를 설명하기 위한 천문대 프로그램으로의 활용을 고려하여 측성 과정을 구분하 고 유의점을 제시하였다.

    1036 Ganymed의 관측 결과자료는 2011년 9월 26 일, 10월 11일, 10월 25일 얻을 수 있었고 자료의 선 별과정을 거쳐 분석된 측정거리를 구했다. 1036 Ganymed는 관측기간 동안 순행 운동으로 검출되었 으며 관측 일정이 지남에 따라 순행의 정도가 작아 졌다. 접선 각속력이 0.04-0.05''/s 정도로 주 소행성 대 소행성들보다 매우 큰 값을 갖는다.

    본 연구를 통해 구한 거리와 NASA/JPL이 제공하 는 궤도요소 기반 프로그램에 의한 거리 값과 비교 했을 때, 국내에 있는 교육용 천문대들의 동시 관측 을 통해 13등급 내외의 밝기를 가진 지구근접(약 0.4 AU) 소행성에 대해 지심시차를 통한 측정 방법은 약 5% 정도의 오차 범위를 가지는 거리 측정치를 얻을 수 있음을 보였다.

    이 연구의 과정을 활용한 교육용 천문대가 협력 관측으로의 프로그램 다변화가 기대 되며 나아가 천 문대의 활용과 정밀도를 높이기 위해서는 망원경의 극축 배열, 추적 상태 등 각종 오차요인의 해결과 CCD 검출기에 내포된 측성 오차를 줄이기 위한 지 속적인 관리가 필요하겠다.

    사 사

    본 논문은 정의완의 2012년도 석사학위논문의 자 료가 활용되었고 보완 및 재구성되었습니다. 관측에 도움을 주신 국립고흥우주체험센터의 권순길 선생님 과 한국과학영재학교와 강원과학고등학교의 천체관측 동아리께 감사드립니다.

    Figure

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    Four involved observatories and three baselines.

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    Telescopes in four observatories (a. MAO, b. NYSC, c. KSHO, d. SEMO).

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    Field of view on TheSky program at Sept. 26: SEMO (outside) and MAO (inside) N: north, 1: at the first observation. 2: At the last observation

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    CCD images of 1036 Ganymed at Oct. 25th : MAO (left) NYSC (right), 1: at the first observation. 2: At the last observation

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    Position matching with reference stars.

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    Example display for image analysing.

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    Determined distance of 1036 Ganymed on 2011 [AU]

    Table

    Locations of observatory and baseline distance

    Properties of observation system

    Specifications of CCD detector

    Observation logs

    Determined distance of 1036 Ganymed at Sept. 26, 2011

    Determined distance of 1036 Ganymed at Oct. 11, 2011

    Determined distance of 1036 Ganymed at Oct. 25, 2011

    Comparison between observation distance of 1036 Ganymed and JPL estimated distance from orbital elements

    Moving distance of 1036 Ganymed

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