한국천문연구원 보현산 천문대(Bohyunsan Optical Astronomical Observatory, BOAO)의 BOES(Bohyunsan Optical Echelle Spectrograph)를 이용하여 2003년 2월 26-27일 이틀간에 걸쳐 BX And의 고분산 관측을 수행하였다. 이 관측을 통하여 얻은 스펙트럼은 총 38개로 위상 $0.1{\sim}0.3$에 이르는 구간을 제외하고는 전위상에 걸쳐 골고루 관측이 이루어졌다. 시선속도를 구하기 위하여 BF(Broadening Function)와 CCF(Cross-Correlation Function)를 이용한 방법 이 모두 사용되었다. CCF를 이용하였을 때는 주성의 시선속도만을 얻은 반면, BF인 경우, 주성과 반성의 시선속도 모두를 잘 결정할 수 있었다. 새로운 시선속도곡선으로부터 주성과 반성의 최대 시선속도를 각각 $K_1=96.1km/s$와 $K_2=196.6km/s$으로 얻었으며, 이를 Bell et al.(1990)의 측광해와 결합하여 BX And의 절대 물리량을 새롭게 결정하였다.
한국천문연구원 보현산 천문대(Bohyunsan Optical Astronomical Observatory, BOAO)의 BOES(Bohyunsan Optical Echelle Spectrograph)를 이용하여 2003년 2월 26-27일 이틀간에 걸쳐 BX And의 고분산 관측을 수행하였다. 이 관측을 통하여 얻은 스펙트럼은 총 38개로 위상 $0.1{\sim}0.3$에 이르는 구간을 제외하고는 전위상에 걸쳐 골고루 관측이 이루어졌다. 시선속도를 구하기 위하여 BF(Broadening Function)와 CCF(Cross-Correlation Function)를 이용한 방법 이 모두 사용되었다. CCF를 이용하였을 때는 주성의 시선속도만을 얻은 반면, BF인 경우, 주성과 반성의 시선속도 모두를 잘 결정할 수 있었다. 새로운 시선속도곡선으로부터 주성과 반성의 최대 시선속도를 각각 $K_1=96.1km/s$와 $K_2=196.6km/s$으로 얻었으며, 이를 Bell et al.(1990)의 측광해와 결합하여 BX And의 절대 물리량을 새롭게 결정하였다.
High resolution spectroscopic observations of BX And using the BOBS (Bohyunsan Optical Echelle Spectrograph) of Bohyunsan Optical Astronomical Observatory (BOAO) were performod during 26-27, Feb. 2003. From the observations, we obtained 38 line spectra of BX And which cover all phases except the pha...
High resolution spectroscopic observations of BX And using the BOBS (Bohyunsan Optical Echelle Spectrograph) of Bohyunsan Optical Astronomical Observatory (BOAO) were performod during 26-27, Feb. 2003. From the observations, we obtained 38 line spectra of BX And which cover all phases except the phase interval between $0.^p1$ and $0.^p3$. Both methods of the CCF (Cross-Correlation Function) and BF (Broadening Function) were used to get the radial velocities of primary and secondary components. Both velocities of the primary and secondary stars were calculated with the BF method while only primary velocities were determined with the CCF. Using new radial velocity curves, the maximum radial velocities of the primary and secondary stars were obtained as $K_1=90.1km/s\;and\;K_2=196.6km/s$, respectively. New absolute dimension of BX And was deduced with the combination of our spectroscopic solution with the photometric one of Bell et al. (1990).
High resolution spectroscopic observations of BX And using the BOBS (Bohyunsan Optical Echelle Spectrograph) of Bohyunsan Optical Astronomical Observatory (BOAO) were performod during 26-27, Feb. 2003. From the observations, we obtained 38 line spectra of BX And which cover all phases except the phase interval between $0.^p1$ and $0.^p3$. Both methods of the CCF (Cross-Correlation Function) and BF (Broadening Function) were used to get the radial velocities of primary and secondary components. Both velocities of the primary and secondary stars were calculated with the BF method while only primary velocities were determined with the CCF. Using new radial velocity curves, the maximum radial velocities of the primary and secondary stars were obtained as $K_1=90.1km/s\;and\;K_2=196.6km/s$, respectively. New absolute dimension of BX And was deduced with the combination of our spectroscopic solution with the photometric one of Bell et al. (1990).
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이에 따라, BOES를 이용한 국제적으로 경쟁력있는, 실질적인 천문관측 연구 분야의 도출이 필요하게 되었다. 이 논문에서 우리는 BOES로 획득한 BX And의 1차원 스펙트럼으로부터 기존의 CCF와 Rucinski의 BF를 계산하였고, 그것들을 분석하여, 위에서 기술한 두 방법을 상호 비교할 뿐만 아니라 우리가 얻은 새로운 시선속도을 이용하여 BX And의 기본 절대 물리량을 제시하고자 한다.
가설 설정
첨자 1은 주성을, 2는 반성을 의미한다. BRHH 는 BX And의 광도곡선 분석을 통하여 BX And의 궤도를 원으로 가정하였다. 가장 최근의 Jassur, Khalaj, & Kermani(2000)의 광도곡선에서도 BX And는 원궤도를 지닌 근접쌍성의 특징을 보이고 있어, 우리도 BX And의 이심율을 0으로 가정하였다.
BRHH 는 BX And의 광도곡선 분석을 통하여 BX And의 궤도를 원으로 가정하였다. 가장 최근의 Jassur, Khalaj, & Kermani(2000)의 광도곡선에서도 BX And는 원궤도를 지닌 근접쌍성의 특징을 보이고 있어, 우리도 BX And의 이심율을 0으로 가정하였다. 따라서, 식(5)와 (6)은
제안 방법
2003년 2월 26-27일 이틀간 보현산 천문대 1.8m 망원경과 BOES를 이용하여 BX And의 분광관측을 수행하였다. 우리의 분광관측은 시선속도를 구하는 것이 주 목적이기 때문에 하늘 플랫(Hat)은 찍지 않고, 텅스텐-할로겐 플랫을 10장 획득하고, 곧 바로 바이어스(bias) 영상을 10장 획득하였다.
BRHH는 2.5m Isaac Newton 반사망원경을 사용하여 BX And의 중분산(16.7Å/mm) 분광관측을 수행하였다. 그들은 시선속도를 구하기 위하여, 표준성 HD36673(Sp.
CCF(Cross-CQirelation IPiHCtion)와 BF(Broadening Function)의 비교. BX And의 위상이 대략 0.75 근처에 있을 때, 관측한 1차원 스펙트럼을 가지고 CCF와 BF를 구하고 이 결과를 이용하여 2개의 가우스 곡선으로 최적화하였다. 실선은 각각의 함수를 나타내며, 점선은 2개의 가우스 곡선으로 최적화한 결과이다.
CCF에서와 마찬가지로 각 위상에서 구한 BF를 이중 가우스곡선으로 최적화하였다. 사용한 가우스 곡선의 프로파일(profile)은 주성의 경우에는 높이를 1.
관측자료의 처리에는 IRAF를 사용하였다. ccdred 패키지를 이용하여 바이어스 영상과 플랫 영상을 만들고, echelle 패키지를 이용하여 2차원 스펙트럼 영상으로부터 1차원 스펙트럼을 얻고 파장보정을 하였다. IRAF에서 자료처리의 각 단계별 절차와 사용한 자료처리 작업의 이름과 설정 변수들을 각각 그림 1과 표 1로 정리하였다.
관측당시의 시상을 고려하여 우리는 300μm 직경을 갖는 1번 광섬유를 사용하였다. 관측이 진행되는동안 슬릿 모니터링 CCD로 광섬유 안에 천체가 정확히 놓이는지의 여부를 판단하고, 망원경을 조종하여 광섬유 안에 천체가 정확히 놓이도록 유지하였다.
시선속도 분석을 위하여 기존에 널리 사용되던 교차상관 방법으로 얻은 CCF와 Rucinski가 제시한 BF를 이용한 방법을 모두 적용하여, 이 스펙트럼들을 분석한 결과, BF를 사용하였을 때 CCF에 비하여 주성과 반성의 시선속도가 더욱 잘 구별됨을 확인하였다. 또한, BRHH의 측광 해와 우리가 구한 분광해를 결합하여 표 3에 수록한 것과 같이 BX And의 절대 물리량을 산출하였다. 새롭게 결정한 주성과 반성의 질량은 각각 1.
CCF에서와 마찬가지로 각 위상에서 구한 BF를 이중 가우스곡선으로 최적화하였다. 사용한 가우스 곡선의 프로파일(profile)은 주성의 경우에는 높이를 1.2, 폭을 120으로 하고, 반성의 경우에는 각각 0.3, 60으로 고정시킨 상태에서 프로파일의 위치를 사인 함수 형태로 변화시켜 가며 최적화 하였다. 최종적으로 구한 BF를 그림 3의 오른쪽 그림에 나타내었다.
우리는 2003년 2월 26-27일 이틀간 BOES로 BX And를 분광관측하여 위상 0.1 〜 0.3을 제외한 전위상에 걸쳐 총 38개의 1차원 스텍트럼을 얻었다. 시선속도 분석을 위하여 기존에 널리 사용되던 교차상관 방법으로 얻은 CCF와 Rucinski가 제시한 BF를 이용한 방법을 모두 적용하여, 이 스펙트럼들을 분석한 결과, BF를 사용하였을 때 CCF에 비하여 주성과 반성의 시선속도가 더욱 잘 구별됨을 확인하였다.
우리는 Rucinski가 BF를 구하기 위하여 사용한 방법을 BOES 관측 자료에 맞게 각 변수들을 수정하여 각 위상에 따른 BF를 IDL의 svdc 함수와 svsol가 이용하여 구하였다. 중분산 스펙트럼을 사 용하여 BF를 구할 경우에는, Rucinski가 지적하였듯이, 모든 특이값(Singular Value)을 사용하여도 별 문제가 없으나, 고분산 스펙트럼을 사용할 경우에는 스펙트럼의 S/N가 충분하지 않은 까닭에 모든 특이값을 사용하는 대신 특이값의 S/N비가 수렴될 때까지의 특이값만을 이용하였고, 이번 BF 를 결정하기 위해 사용한 특이값은 처음 150개이다.
이 그림에 보인 CCF에서 주성의 시선 속도에 해당하는 한 개의 정점만이 뚜렸하고, 반성에 해당하는 정점을 찾기는 매우 어렵다. 우리는 각 위상에서 CCF를 이중 가우스곡선에 최적화시켜, 정점에 해당하는 속도를 시선속도로 정하였다. 최종적으로 구한 시선 속도를 표 2의 2행과 6행에 수록하였다.
그림 4. 이번 관측으로 얻은 CCF(Cross Correlation Function)와 BF(Broadening Function)S] 분석을 통하여 결정한 BX And의 시선속도를 BRHH의 결과와 함께 나타내었다. 자세한 내용은 본문에 기술되어 있다.
CCF 방법으로 획득한 주성의 시선속도는 열린 사각형으로 표시하고 이론적인 시선속도 곡선은 짧은 파선으로 나타내었다. 이와 함께 BRHH가 구한 시선속도곡선해를 점선으로 함께 나타내고, 그들이 관측한 시선속도(주성: 닫힌 삼각형, 반성: 열린 삼각형)를 삼각형으로 표시하였다. 그림 4의 아래 부분에 관측치와 이론치의 차이(잔차)를 보였다.
대상 데이터
2002). 관측당시의 시상을 고려하여 우리는 300μm 직경을 갖는 1번 광섬유를 사용하였다. 관측이 진행되는동안 슬릿 모니터링 CCD로 광섬유 안에 천체가 정확히 놓이는지의 여부를 판단하고, 망원경을 조종하여 광섬유 안에 천체가 정확히 놓이도록 유지하였다.
관측에 사용한 BOES는 카세그레인 초점면에서 광섬유를 이용하여 천체의 상을 분광실로 가져와서 분광을 수행하는 방식이므로, 망원경 뒷면에 부착하는 방식의 분광기와는 달리 파장조정을 위한 Th-Ar 비교광원 영상을 대상천체의 관측 전후에 매번 획득하지 않아도 된다. 그러나, 비교광원의 변이에 대한 검토를 위하여 관측 시작 전과 관측 종료 후 2회에 거쳐 비교광원 영상을 10장씩 획득하였다. BOES는 3개의 각각 다른 지름을 가진 광섬유를 가지고 있으며, 그날의 시상에 따라 광섬유의 직경을 결정하여 사용한다(Kim et al.
시선속도 표준성으로 사용한 천체는 HD222368(SP=F7V, mv=4.13, RV=5.6km/s)이 며, 관측이 진행되는 처음-중간-마지막에 각각 2번씩 관측하였다. 시선속도 표준성은 관측대상과 분광형이 비슷하고 관측성 근처에 위치한 것을 선택하였다.
6km/s)이 며, 관측이 진행되는 처음-중간-마지막에 각각 2번씩 관측하였다. 시선속도 표준성은 관측대상과 분광형이 비슷하고 관측성 근처에 위치한 것을 선택하였다. 시선속도 표준성의 노출시간은 70초로 설정하였고, BXAnd의 노출시간은 공전 주기가 약 14.
우리는 교차상관 방법을 이용하여 시선속도를 얻기 위하여 BOES로 얻은 스펙트럼 선들 중에서 구경 29번에 해당하는 부분을 사용하였다. 이 영역의 스펙트럼은 4520〜4610A에 걸쳐 있으며, 대략 한 픽셀의 변이에 해당하는 시선속도는 약 1.
8m 망원경과 BOES를 이용하여 BX And의 분광관측을 수행하였다. 우리의 분광관측은 시선속도를 구하는 것이 주 목적이기 때문에 하늘 플랫(Hat)은 찍지 않고, 텅스텐-할로겐 플랫을 10장 획득하고, 곧 바로 바이어스(bias) 영상을 10장 획득하였다. 관측에 사용한 BOES는 카세그레인 초점면에서 광섬유를 이용하여 천체의 상을 분광실로 가져와서 분광을 수행하는 방식이므로, 망원경 뒷면에 부착하는 방식의 분광기와는 달리 파장조정을 위한 Th-Ar 비교광원 영상을 대상천체의 관측 전후에 매번 획득하지 않아도 된다.
이론/모형
관측자료의 처리에는 IRAF를 사용하였다. ccdred 패키지를 이용하여 바이어스 영상과 플랫 영상을 만들고, echelle 패키지를 이용하여 2차원 스펙트럼 영상으로부터 1차원 스펙트럼을 얻고 파장보정을 하였다.
성능/효과
그림 4에서 BF 방법으로 구한 시선속도를 주성은 닫힌 원, 반성은 열린 원으로 나타내고, 이론적인 곡선을 실선으로 표시하였다. CCF 방법으로 획득한 주성의 시선속도는 열린 사각형으로 표시하고 이론적인 시선속도 곡선은 짧은 파선으로 나타내었다. 이와 함께 BRHH가 구한 시선속도곡선해를 점선으로 함께 나타내고, 그들이 관측한 시선속도(주성: 닫힌 삼각형, 반성: 열린 삼각형)를 삼각형으로 표시하였다.
일반적으로 분산이 클수록 정밀도가 향상된 시선속도를 얻을 수 있다(Hilditch 2001). 둘째, Rucinski(1999)가 주장하는 바와 같이, BF 분석 방법이 기존의 CCF 분석 방법보다 주성과 반성의 시선속도 오차를 더욱 최소화할 수 있었기 때문으로 여겨진다.
3을 제외한 전위상에 걸쳐 총 38개의 1차원 스텍트럼을 얻었다. 시선속도 분석을 위하여 기존에 널리 사용되던 교차상관 방법으로 얻은 CCF와 Rucinski가 제시한 BF를 이용한 방법을 모두 적용하여, 이 스펙트럼들을 분석한 결과, BF를 사용하였을 때 CCF에 비하여 주성과 반성의 시선속도가 더욱 잘 구별됨을 확인하였다. 또한, BRHH의 측광 해와 우리가 구한 분광해를 결합하여 표 3에 수록한 것과 같이 BX And의 절대 물리량을 산출하였다.
시선속도 표준성은 관측대상과 분광형이 비슷하고 관측성 근처에 위치한 것을 선택하였다. 시선속도 표준성의 노출시간은 70초로 설정하였고, BXAnd의 노출시간은 공전 주기가 약 14.6시간인 것을 고려하여 각 관측점이 얻어지는 샘플링 간격을 공전주기에 대하여 약 1.15% 정도인 600초로 설정하여 스펙트럼선이 위상에 따라 겹쳐지거나 뭉개지는 것을 방지하였다.
그 결과를 표 3에 수록하였다. 표 3에서 보듯이 CCF 분석에 의한 주성의 시선속도해는 BF 방법에 의한 값보다 더욱 크게 나타났으며, 이는 교차상관 방법으로 CCF를 구할 때 각각의 스펙트럼에 포함된 주성과 반성의 시선속도 효과 뿐 아니라 자전효과, 흑점, 열적 선폭중가 등의 효과가 선폭을 더욱 증가시켰기 때문으로 여겨진다.
후속연구
결론적으로 우리는 한국천문연구원 보현산 천문대의 BOES 분광기를 이용하여 근접쌍성계의 정밀 시선속도의 획득이 가능하다는 것을 이 연구를 통하여 확인하였을 뿐만 아니라, 1.8m 망원경에 적합한 근접쌍성계를 잘 선택하여 분광관측을 장기적으로 수행한다면, 국제적으로 경쟁력 있는 질 좋은 천문관측 자료를 국내에서도 축적할 수 있을 것으로 기대한다.
참고문헌 (27)
Ashbrook, J. 1951, AJ, 56, 54
Bell, S. A., Rainger, P. P., Hill, G., & Hilditch, R. W. 1990, MNRAS, 244, 328
Castelaz, M. 1979, IBVS, 1554
Chou, K. C. 1959, AJ, 64, 468
Demircan, O., Akalin, A., & Derman, E. 1993, A&AS, 98, 583
Derman, E., Akalin, A., & Demircan, O. 1989, IBVS, 3325
Derman, E., Demircan, O., & Akalin, A. 1993, Ap&SS, 205, 327
Pych, W., Rucinski, S. M., DeBond, H., Thomson, J. R., Capobianco, C. C., Blake, R. M., Ogloza, W., Stachowski, G., Rogoziecki, P., Ligeza, P., & Gazeas, K. 2004, AJ, 127, 1712
Rucinski, S. M., Capobianco, C. C., Lu, W., DeBond, H., Thomson, J. R., Mochnacki, S. W., Blake, R. M., Ogloza, W., Stachowski, G., & Rogoziecki, P. 2003, AJ, 125, 3258
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.