[논문]보현산천문대 단주기변광성 탐사(SPVS)연구

전영범; 김승리; 박윤호; 박병곤; 이충욱; 이은정; 김민수; 이경훈

doi:10.5303/pkas.2005.20.1.021

[국내논문] 보현산천문대 단주기변광성 탐사(SPVS)연구
SHORT-PERIOD VARIABILITY SURVEY (SPVS) IN BOAO 원문보기

천문학논총 = Publications of the Korean Astronomical Society, v.20 no.1 = no.24, 2005년, pp.21 - 27

전영범 (한국천문연구원) , 김승리 (한국천문연구원) , 박윤호 (한국천문연구원) , 박병곤 (한국천문연구원) , 이충욱 (한국천문연구원) , 이은정 (한국천문연구원) , 김민수 (한국천문연구원) , 이경훈 (한국과학영재학교)

Abstract ▼ AI-Helper

We have been performing a wide-field photometric monitoring program, named SPVS (Short-Period Variability Survey), at the Bohyunsan Optical Astronomy Observatory (BOAO). The observation system consists of a small refracting telescope (D = 155 mm, f = 1050 mm) and a $2k{\times}3k$ CCD Camera. The field of view is $1.0^{\circ}{\times}1.5^{\circ}$. Detection limit is about V = 13 for short-period small amplitude variables such as ${\delta}$ Scuti-type pulsating stars, and about V = 15 for long-period large amplitude variables such as eclipsing binaries and RR Lyrae stars. The instrument is designed to be remote-controlled through internet. The primary purpose of this project is to search for variable objects in bright Galactic open clusters. We present results of test observations conducted towards NGC 7092.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 시험관측을 통해 이 연구의 주요 관측 대상인 우리은하 내의 밝은 산개성단에 있는 변광천체들의 탐사 관측이 소형 망원경 으로도 충분히 가능함을 보여준다. 또한 관측 기기 상태와 국내 기상 여 건 등을 고려하여 이 연구에서 수행하고 있는 관측 전략에 대해 검토하였다.
이 시스템으로는 V = 9에서 V = 13 범위의 단주기 변광성을 효율적으로 탐사할 수 있으며, 약 V = 15의 진폭이 큰 식쌍성이나 RR Lyrae 변광성 및 Cepheid 변광성 등을 관측할 수있을 것으로 기대한다. 이 논문에서는 원격 관측시스템 구축 내용과 관측 및 측광 과정을 설명하고, 그 동안의 시험관측에 대해 산개성단 NGC 7092의 결과를 예로 들어 간단히 제시하였다. 이러한 시험관측을 통해 이 연구의 주요 관측 대상인 우리은하 내의 밝은 산개성단에 있는 변광천체들의 탐사 관측이 소형 망원경 으로도 충분히 가능함을 보여준다.
이러한 관점에서 보현산천문대 직경 155 mm 굴절망원경 (f = 1050 mm)에 충분히 작은 단일 화소크기를 가지는 넓은 CCD 카메라를 부착하여 좋은 측광 정밀도로 단주기 변광성을 탐사하기 위한 시스템을 구성하였다. 이 시스템으로는 V = 9에서 V = 13 범위의 단주기 변광성을 효율적으로 탐사할 수 있으며, 약 V = 15의 진폭이 큰 식쌍성이나 RR Lyrae 변광성 및 Cepheid 변광성 등을 관측할 수있을 것으로 기대한다.

제안 방법

수행하였다. AP9E CCD 카메라는 overscan 영역이 없어서 영점보정, 암잡음보정 및 플랫보정 순으로 전처리가 이루어졌으며, 마지막으로 IRAF의 cosmicray 프로그램으로 우주선을 제거하였다. 그림 8은 위로부터 전처리 과정의 영점보정, 암잡음보정 및 플랫보정 영상이며, 제일 아래에는 전처리가 완료된 산개성단 NGC 7092의 영상이다.
5 보다 밝은 별은 포화되어 관측이 어려워 진다. 따라서 관측 시야내에서 이보다 밝은 별들에 대한 변광 여부를 알아보기 위해 30 초 ~ 50 초의 단주기 노출을 병행하였다. 시스템 구성 초창기 자료에서도 짧은 주기를 가지는 δ Scuti 형 변광성의 경우 150초 노출에 V = 13 이상에서 관측이 되었고, 진폭이 큰 식쌍성이나 RR Lyare 변광성의 경우 V= 15 이상에서도 검출되었다 (Jeon et al.
본 연구에서는 망원경의 추적성능을 고려하여 150초 노출로 관측하고 있다. 이 경우 약 V = 9.

대상 데이터

상용화된 CCD 카메라 중에서 Apogee 사의 AP9E 모델이 우리의 조건에 잘 맞았다. AP9E는 Kodak 사의 KAF6303E 칩을 장착하고 있는데, 2048 화소 × 3072 화소를 가지고 있으며 , 각 화소의 크기는 9㎛ × 9㎛ 로써 155 mm 굴절망원경에 부착하였을 때 단위화소당 1.77 arcsec의 관측시 야를 가진다. 따라서 전체 CCD 카메라가 담을 수 있는 관측영역은 1.
사용하는 마운트는 독일식 적도의 마운트로서, 상용화된 Skysensor 2000 PC(Skysensor 2000)로 구동된다. Skysensor 2000은 별 세개를 찾아서 삼점 맞추기 (three- point alignment)를 하면 이 후 망원경이 관측 대상별로 찾아갈 수 있는데, 내장되 어 있는 NGC 천체, 메시에 천체, 행성, 기준별 목록 등을 이용할 수 있어서 편리하다.
이 연구의 주 관측 대상은 우리은하 내 밝은 산개성단이다. 그 중에서도 시야가 넓어서 큰 망원경으로 관측하기에 어려움이 있는 대상을 우선적으로 골라서 관측을 수행하고 있다.

데이터처리

측광은 IRAF/DAOPHOT의 phot 프로그램을 사용하여 구경측광하였으며, 시상의 2.5-4배 되는 구경을 사용하였다. 155 mm 굴절 망원경의 추적성능 문제로 별의 모양이 상당히 찌그러져 관측된 영상은 충분히 큰 구경을 사용하였다.

이론/모형

관측된 CCD 영상자료는 IRAF/CCDRED (Stetson 1987; Massey & Davis 1992)를 이용하여 전처리 과정을 수행하였다. AP9E CCD 카메라는 overscan 영역이 없어서 영점보정, 암잡음보정 및 플랫보정 순으로 전처리가 이루어졌으며, 마지막으로 IRAF의 cosmicray 프로그램으로 우주선을 제거하였다.

성능/효과

영점보정과 암잡음보정 영상은 각각 20장 이상씩 얻어서 합쳤으며, 플랫보정 영상은 시간이 허락하는 범위 내에서 10 ~ 20 장씩 얻었다. 암잡음 영상은 아주 불균질하여 시간에 따른 변화가 다소 우려되 기도하지만 보정 후 영상에서는 거의 대부분의 암잡음이 깨끗하게 제거됨을 알 수 있었다. 플랫영상의 경우 중심부와 외곽부 사이 밝기 차이가 아주 크게 나타나는데 이 것은 망원경의 비그네팅 (vignetting) 문제에 기인한 것이며, 플랫 보정이 이루어진 영상에서 배경하늘의 플랫 오차는 1% 미만으로 아주 좋다.
이 논문에서는 원격 관측시스템 구축 내용과 관측 및 측광 과정을 설명하고, 그 동안의 시험관측에 대해 산개성단 NGC 7092의 결과를 예로 들어 간단히 제시하였다. 이러한 시험관측을 통해 이 연구의 주요 관측 대상인 우리은하 내의 밝은 산개성단에 있는 변광천체들의 탐사 관측이 소형 망원경 으로도 충분히 가능함을 보여준다. 또한 관측 기기 상태와 국내 기상 여 건 등을 고려하여 이 연구에서 수행하고 있는 관측 전략에 대해 검토하였다.
이러한 어려움에도 불구하고 150초 노출에 비교적 정밀한 추적 성능을 보여서 즉광연구에 어려움이 전혀 없다. 특히 여러가지 노출로 점검을 해 본 결과 정밀한 광도곡선을 얻는데는 150 초가 가장 적절하였고, 추적 상태 가 안좋아서 별이 1 ~ 3 화소 정도씩 흘러도 측광시 충분히 큰 구경을 사용함으로써 큰 어려움이 없었다.

후속연구

이 시스템으로는 V = 9에서 V = 13 범위의 단주기 변광성을 효율적으로 탐사할 수 있으며, 약 V = 15의 진폭이 큰 식쌍성이나 RR Lyrae 변광성 및 Cepheid 변광성 등을 관측할 수있을 것으로 기대한다. 이 논문에서는 원격 관측시스템 구축 내용과 관측 및 측광 과정을 설명하고, 그 동안의 시험관측에 대해 산개성단 NGC 7092의 결과를 예로 들어 간단히 제시하였다.
한 성단에 대해 15 일 정도의 관측 자료를 얻기 위해서는 거의 1 ~ 2 개월의 기간을 고려할 경우 가을, 겨울 동안에 4 ~ 5 개의 성단을 관측할 수있다. 이 연구를 통하여 산개성단에 있는 단주기 변광성인 δ Scuti 변광성을 체계적으로 탐사하고, 주기-광도 관계 등의 연구에 통계적 인 의미를 가질 수 있을 것으로 기대된다.

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Stetson, P. B., 1987, DAOPHOT - A Computer Program for Crowded-Field Stellar Photometry, PASP, 99, 191
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