IRAS

IRAS Infrared Astronomical Satellite
한국어 명칭	적외선 천문 위성
임무 유형	적외선 전천 탐사 우주망원경
운영 기관	NASA 네덜란드 NIVR 영국 SERC
발사일	1983년 1월 25일
운용 종료	1983년 11월 21일
망원경	액체 헬륨 냉각식 0.6 m 리치-크레티앵 망원경
주 관측 파장	12·25·60·100 μm
상태	임무 종료

IRAS는 Infrared Astronomical Satellite의 약자로, 1983년에 운용된 적외선 우주 망원경이다. 한국어로는 일반적으로 적외선 천문 위성이라고 번역한다.

미국 NASA, 네덜란드의 우주개발기관 NIVR, 영국 과학공학연구위원회 SERC가 공동으로 수행한 임무로, 세계 최초로 적외선 파장에서 하늘 전체를 체계적으로 탐사한 우주망원경이다.[1]

1. 개요

지구의 대기는 많은 적외선 파장을 흡수하기 때문에 지상 망원경만으로는 적외선 우주를 완전하게 관측하기 어렵다. IRAS는 관측 장비를 지구 대기 밖에 배치하고 극저온으로 냉각해, 별과 은하뿐만 아니라 차가운 먼지와 가스가 방출하는 적외선을 전천 규모로 조사했다.

IRAS는 약 10개월 동안 12·25·60·100 마이크로미터 파장에서 하늘을 관측했다. 약 35만 개의 적외선 천체를 탐지하여 당시 목록화된 천문학적 전파원의 수를 약 70% 증가시켰다.

2. 개발

IRAS는 미국, 네덜란드, 영국의 국제 공동사업으로 개발되었다.

* 미국 NASA: 임무 총괄과 우주선 및 발사 지원
* 네덜란드 NIVR: 임무 및 관측 장비 개발 참여
* 영국 SERC: 관측 장비와 지상 지원체계 개발 참여

우주선 제작에는 미국의 볼 에어로스페이스와 네덜란드의 포커 및 홀란드서 시그날라파라턴 등이 참여했다.

1983년 1월 25일, 미국 반덴버그 공군기지에서 델타 3910 로켓으로 발사되었다.

3. 구조와 관측 장비

3.1. 주 망원경

IRAS에는 직경 약 0.6 m의 리치-크레티앵 방식 반사망원경이 탑재되었다. 적외선 검출기와 망원경 자체에서 발생하는 열복사를 줄이기 위해 액체 헬륨을 이용해 약 2 K에 가까운 극저온으로 냉각했다.

주 전천 탐사장비는 다음 네 개의 넓은 파장대에서 관측했다.

관측 채널	중심 파장
1	12 μm
2	25 μm
3	60 μm
4	100 μm

짧은 파장에서는 비교적 뜨거운 먼지와 별을, 긴 파장에서는 온도가 낮은 성간 먼지와 별 생성 영역 등을 관측할 수 있었다.

3.2. 저분해능 분광기

저분해능 분광기인 LRS(Low Resolution Spectrometer)는 약 8~22 μm 영역에서 밝은 적외선 천체들의 스펙트럼을 관측했다.

분광자료는 천체가 방출하는 적외선의 파장별 세기를 분석하여 먼지의 성질과 천체의 물리적 상태를 연구하는 데 사용되었다.

3.3. 절단식 광도계 채널

CPC(Chopped Photometric Channel)는 특정 천체와 주변 영역의 적외선 밝기를 비교하고 지도화하기 위한 장비였다.

4. 임무 수행

IRAS는 태양과 약 90도의 각도를 유지하며 하늘을 연속적으로 주사했다. 같은 영역을 여러 차례 관측해 실제 천체와 일시적인 잡음 또는 이동천체를 구분할 수 있도록 설계되었다.

전천 탐사 외에도 일부 천체를 대상으로 보다 긴 시간 동안 관측하는 추가관측 프로그램이 수행되었다.

주요 자료는 다음과 같은 형태로 정리되었다.

* IRAS 점원천 목록
* IRAS 희미한 천체 목록
* 은하 및 퀘이사 목록
* 소규모 확장천체 목록
* 적외선 전천 지도
* 추가관측 목록
* 저분해능 분광자료

이 자료들은 임무 종료 이후에도 적외선 천문학 연구에 사용되고 있다.

5. 주요 성과

5.1. 적외선 천체 목록 구축

IRAS는 약 35만 개의 적외선 방출원을 탐지했다. 여기에는 별, 은하, 별 생성 영역, 행성상성운, 성간 먼지구름과 태양계 천체가 포함되었다.

IRAS가 제작한 점원천 목록과 적외선 전천 지도는 후대 적외선 관측 임무가 관측 대상을 선정하고 결과를 비교하는 기본자료가 되었다.

5.2. 별 주위 먼지원반 발견

IRAS는 베가와 포말하우트 등 여러 별 주변에서 예상보다 강한 적외선 복사를 발견했다.

이는 별 주위에 많은 양의 먼지가 존재한다는 증거로 해석되었으며, 태양계 밖의 별 주변에서도 행성계가 형성되거나 존재할 수 있다는 연구에 중요한 근거가 되었다.

5.3. 혜성과 소행성 탐사

IRAS의 자료를 분석하는 과정에서 여섯 개의 새로운 혜성이 발견되었다. 대표적으로 C/1983 H1 이라스-아라키-올콕 혜성이 있다.

또한 이동천체 자료를 통해 소행성이 발견되었으며, 그 가운데에는 제미니드 유성우의 모천체로 알려진 3200 파에톤도 포함된다.

5.4. 우리 은하와 성간 먼지

적외선은 가시광선보다 성간 먼지를 잘 통과하기 때문에 IRAS는 먼지에 가려진 우리 은하 중심부를 기존보다 깊이 관측할 수 있었다.

또한 하늘의 넓은 영역에 걸쳐 존재하는 희미한 적외선 방출 구조인 적외선 시러스(infrared cirrus)를 지도화했다. 이 구조는 우리 은하 안에 분포하는 차가운 성간 먼지에서 발생한다.

5.5. 활동적 은하 관측

IRAS는 서로 충돌하거나 상호작용하는 일부 은하가 매우 강한 적외선을 방출한다는 사실을 확인했다. 이러한 관측은 별 생성이 극도로 활발한 은하와 초고광도 적외선 은하 연구의 발전에 기여했다.

6. 임무 종료

IRAS는 적외선 검출기와 망원경을 냉각하기 위해 탑재한 액체 헬륨을 소모하면서 관측을 수행했다.

1983년 11월 21일, 발사 후 약 10개월 만에 냉각제가 소진되었다. 망원경의 온도가 상승하면서 정밀한 적외선 관측을 계속할 수 없게 되었고 임무가 종료되었다.

7. 유산

IRAS는 적외선 우주천문학이 전천 규모로 수행될 수 있음을 입증했다. 이후 개발된 다음 임무들의 과학적·기술적 선구자로 평가된다.

* 적외선 우주천문대
* 스피처 우주 망원경
* 허셜 우주망원경
* 아카리
* 제임스 웹 우주 망원경

IRAS가 제작한 관측자료와 목록은 NASA/IPAC 적외선 과학 아카이브인 IRSA에서 보존·공개되고 있다.

9. 외부 링크

* [https://www.jpl.nasa.gov/missions/infrared-astronomical-satellite-iras/ NASA JPL IRAS 임무 소개]
* [https://lambda.gsfc.nasa.gov/product/iras/ NASA 고다드 우주비행센터 IRAS 자료]
* [https://irsa.ipac.caltech.edu/IRASdocs/iras.html NASA/IPAC IRAS 자료 아카이브]

10. 각주

[1] [https://www.jpl.nasa.gov/missions/infrared-astronomical-satellite-iras/ NASA JPL, Infrared Astronomical Satellite]