제임스웹 망원경은 어째서 영하의 온도를 유지해야 하나요?
우주를 연구하는 장비인 제임스웹 망원경은 항상 영하 마이너스 223.2도를 유지해야한다고 하던데요. 어째서 영하의 온도를 유지해야 하나요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 적외선 분광관을 사용하여 우주의 먼 지점을 관측하는데, 이를 위해 온도를 영하로 유지해야 합니다. 영하 온도로 유지하면 적외선 분광관이 냉각되어 냉각 잡음을 줄이고 민감도를 높일 수 있습니다. 냉각된 상태에서 작동하는 분광관은 열 방출을 최소화하여 미세한 신호를 감지할 수 있어 우주의 먼 지점에서 발생하는 미세한 신호를 놓치지 않고 관측할 수 있게 됩니다.
안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.
제임스웹 우주망원경은 적외선을 주로 관측하는 망원경이기 때문에 온도가 아주 낮은 환경에서 작동해야 하는 것이 가장 주된 이유라고 합니다, 우주 초기로부터 오는 빛을 제대로 관측하려면 거울과 기기를 무려 섭씨 영하 230도나 그보다 낮게 유지해야 한다고 해요
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.
제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 매우 낮은 온도, 즉 영하 223.2도(약 50 켈빈)를 유지해야 하는 이유는 그것이 적외선 천문학을 위해 설계되었기 때문입니다. 적외선 천문학은 우주의 먼 곳에 있는 천체들로부터 발생하는 적외선 빛을 관측함으로써 우주의 초기 상태, 별과 행성계의 형성, 은하의 진화 등을 연구합니다. 이러한 연구를 수행하기 위해서는 몇 가지 중요한 이유로 망원경과 그 센서를 극도로 낮은 온도로 유지해야 합니다:적외선 배경 잡음 감소: 모든 물체는 온도에 따라 적외선을 방출합니다. JWST와 같은 망원경의 주요 목표는 우주의 매우 약한 적외선 신호를 포착하는 것이므로, 망원경 자체나 그 센서가 조금이라도 온도가 높으면, 자체적으로 적외선을 방출하여 관측 대상의 미세한 신호를 가릴 수 있습니다. 따라서, 망원경을 매우 낮은 온도로 유지함으로써 자체적인 적외선 배경 잡음을 최소화할 수 있습니다.
감지기의 효율성 향상: 적외선 감지기는 낮은 온도에서 훨씬 더 효율적으로 작동합니다. 온도가 낮을수록 감지기 내의 열에 의한 전자 잡음이 줄어들어, 매우 약한 적외선 신호도 더 정확하게 감지할 수 있습니다.
열 복사 감소: JWST는 태양으로부터 오는 열 복사를 최소화하기 위해 거대한 해가림막(sunshield)을 사용하여 태양, 지구, 달로부터의 열 복사로부터 보호됩니다. 이 해가림막은 망원경을 그림자에 보관하여 자연적으로 낮은 온도를 유지하도록 도와주며, 이는 망원경의 적외선 감지 능력을 극대화합니다.
따라서, JWST의 매우 낮은 작동 온도는 적외선 관측에 필수적인 요소로, 우주의 초기 상태를 탐색하고 천체들의 형성 과정을 관측하는 데 있어 중요한 역할을 합니다. 이런 특성 덕분에 JWST는 우주의 가장 오래된 빛을 포착하고, 별과 행성계의 형성과정을 관측하는 등의 중요한 과학적 발견을 가능하게 합니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
제임스 웹 망원경은 우주를
관측하는 첨단 망원경으로
항상 영하 223.2도(섭씨 -50 도)의 극저온을 유지해야 합니다.
이는 다음과 같은 이유 때문입니다.
망원경은 주변 환경으로부터 열을 받아잡음이 발생할 수있습니다.
이러한 열적 잡음은 망원경의 감도를 감소시키고
미약한 천체의 빛을 감지하는 것을 방해합니다.
극저온을 유지함으로써 열적 잡음을 최소화하여
망원경의 감도를 높이고 정확한 관측을 가능하게 합니다.
제임스 웹 망원경은 주로 적외선을 관측합니다.
적외선은 가시광선보다 파장이 길고 열에 의해 방출됩니다.
망원경 자체가 열을 방출하면 관측하려는
천체의 적외선 신호를 구분하기 어려워집니다.
극저온을 유지함으로써 망원경 자체의 적외선 방출을 최소화하여 관측 대상의
적외선 신호를 정확하게 감지할 수 있습니다.
제임스 웹 망원경은 초전도 센서를 사용하여 미약한 적외선
신호를 감지합니다. 초전도 센서는 매우 낮은 온도에서만 작동하며
영하 223.2도 이하의 온도가 필요합니다.
극저온을 유지함으로써 초전도 센서를 정상 작동시켜
정밀한 관측을 수행할 수 있습니다.
제임스 웹 망원경에는 극저온을 유지하기 위한 냉각 장치가
탑재되어 있습니다.
이 냉각 장치는 태양 에너지를 이용하여 망원경을 냉각시키며
헬륨 가스를 사용하여 열을 효율적으로 제거합니다.
제임스 웹 망원경은 지구로부터 약 150만 km 떨어진
태양 주위 L2 라그랑주 지점에 위치합니다.
이곳은 매우 춥고 진공 상태이며 지구의 대기권
보호 없이 우주 방사선에 노출됩니다.
극저온을 유지함으로써 망원경 부품을 보호하고
장기간 안정적인 작동을 가능하게 합니다.
제임스 웹 망원경은 극저온을 유지함으로써 열적 잡음을 방지
하고 적외선 관측을 정확하게 수행하며
초전도 센서를 작동시키고
극한 환경에서 안정적으로
작동할 수 있도록 설계되었습니다.
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안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
제임스 웹 우주 망원경 자체가 발산하는 적외선이 외부의 빛을 받아들이는 데 방해가 되지 않도록 하기 위함입니다.
수치상으로 적외선을 관측하려면 망원경의 온도가 섭씨 영하 233도 정도일 때 최적화됩니다. 그래서 망원경 뒤쪽에 있는 커다란 차양막으로 태양 빛과 지구에서 나오는 빛을 차단하는 것이죠.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
제임스 웹 망원경은 적외선을 관측하기 위해 설계되었습니다. 적외선은 열에 의해 방출되는 에너지이기 때문에 망원경 자체가 열을 방출하면 관측 대상과 구분하기 어려워집니다. 따라서 망원경을 매우 낮은 온도로 유지하여 열 잡음을 최소화해야 합니다.
영하 223.2도는 망원경의 주요 거울과 센서를 구성하는 재료인 베릴륨과 텔루륨이 초전도 상태가 되는 온도입니다. 초전도 상태에서는 전기 저항이 0이 되어 열 손실을 최소화할 수 있습니다. 또한, 망원경 내부에 설치된 차폐막은 외부 열을 차단하고 망원경 자체의 열 방출을 막는 역할을 합니다. 이처럼 제임스 웹 망원경은 적외선을 정확하게 관측하기 위해 극한의 저온을 유지해야 합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 적외선 스펙트럼을 관측할 수 있도록 영하 233도씨 (켈빈 기준) 이하로 유지되어야 합니다. 이 저온은 망원경의 광학 성능을 최적화하기 위해 필요한 조건입니다.
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