필터 구매 관련

글이 기니까 결론을 먼저 쓸께. OIII필터나 UHC필터 사자. 난 OIII가 더 좋아보이더라.

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이건 아마 내가 졸업할때즈음부터 몇 번 얘기해왔던건데 어느덧 5년전 얘기가 되었다니 세월이 무상할 따름이다.ㅜㅜ

개인적으로 관측용 필터의 필요성에 대해서 항상 느끼고 있었고 졸업할 당시 01학번 졸업선물이 어쩌니 하면서 사줄려고 했었으나 이거 뭐 01이 워낙 콩가루라... 어쨌든 대학원에 와서는 몇 번을 '필터 세미나'를 하려고 했으나 나름 이래저래 바쁜관계로 흐지부지 되었었지. 그래도 그동안 생각나면 몇 번씩 정보를 찾아보곤 했었는데 불과 한달전에도 미국에 온김에 하나 사갈까 생각하며 들여다 봤었다. 근데 이게 참 이래저래 돈들어갈 구멍이 많아서 마음을 접고 있던 차에 회장이 친히 필터 구입의 떡밥을 던지기에 몇자 써보려 한다.

필터를 파는 회사들을 내가 찾아본 결과

http://www.astrodon.com/
http://www.baader-planetarium.com/
http://www.lumicon.com/index.php
http://www.sciencecenter.net/hutech/

이정도 사이트에서 찾아볼 수 있었고 이중에 단연 끌리는 녀석은 Lumicon이다. 여기서 파는 필터에 대한 자세한 정보는

http://www.lumicon.com/filterspec.php

여기서 찾아볼 수 있다.

여기에 간략한 설명을 덧붙이면 우리가 흔히 얘기하는 Deep-sky에는 성운, 성단, 은하가 있다. 이 중에 강원도 산골이 아닌 서울하늘에서 볼 수 있는 대상은 성단뿐이라 할 수 있겠다. 기본적으로 우리가 서울하늘에서 성운을 못보는 이유가 뭘까? 1. 하늘이 너무 밝아서 2. 성운이 너무 어두워서 3. 눈이 나빠서

답은 셋 다다. 하지만 이 답들이 그렇게 단순하지는 않다. 뭔 얘긴고 하니 이건 다 우리 눈이 인식하는 빛에 대한 얘기다. 여기서부터 설명은 고등학교 과학시간에 졸지 않은 학생들이 이해할 수 있는 수준으로 비 이공계 학생들에겐 그리 쉽지않을 설명이 될것으로 예상되는 바 대충 그러려니 하길 바란다.

알다시피 빛 이라고 하는것은 아주 넓은 파장대에 걸쳐있는 전자기파의 에너지를 의미하는데 사람의 눈이 인식할 수 있는 빛은 그 중에서 아주 좁은 가시광 영역 뿐이다. 가시광 영역이라는 것은 400nm-700nm의 파장으로 우리 눈은 이 영역의 빛을 받아들이며 그 중에 약 550nm에서 가장 민감하게 반응한다. 다른 예로 사진을 찍으면 필름이 눈의 역할을 하는데 (엄밀히 말해 카메라 전체가 눈의 역할을 하고 필름은 시상세포의 역할을 한다고 볼 수 있겠다.) 일반적인 필름은 보다 짧은 파장영역에서 민감하게 반응한다. 우리 눈이 이렇게 된데는 결국 태양의 영향이 크다고 할 수 있겠다. 태양이 내는 빛은 흑체복사를 따르고 빈의 변위법칙에 의하면 lambda_max=2.898*10^6 nm*K / 6000K ~ 500nm에서 가장 많은 에너지가 나온다. 결국 우리는 여기에 적응해서 진화한 것 일테다.

얘기가 길어지는데 역시 세미나를 한번 해야겠다. ㅋ

다시 돌아가서 아까의 질문에 답을 하자면:

1. (밤)하늘이 너무 밝다.

밤하늘이 밝은 이유는 태양 빛 때문이 아니다. 달이 없다면 이게 밝은 이유는 밤하늘이 빛을 내기 때문이다. 밤하늘이 빛을 내는건 소위 말하는 air glow와 지상의 빛이 반사되는 경우로 보면 되겠다. 때문에 우리가 지상의 불빛이 적은 시골로 가면 밤하늘이 어두워 지는 것이다. 도시의 불빛은 뭐냐 하면 지상의 가로등, 자동차의 불빛따위 등일 것인데 이것들은 대부분 선 복사를 한다. (우리는 가끔식 3파장 등이니 수은등이니, 나트륨 등이니 하는 얘길 들어봤을 것이다. 태양같은 흑체복사는 연속선을 내는데 이건 파장에 따라 에너지가 변하긴 하나 거의 모든 파장에서 빛이 나온다. 반면 선복사를 하는건 대개 원자나 분자등에서 전자가 에너지를 받아 들떳다가 가라앉으면서 에너지를 내는 것으로 이때 전자의 에너지 준위는 discrete하기 때문에 특정 파장에서 매우 좁은 선폭을 갖고 빛을 낸다.) 이 말은 거꾸로 말하면 밤하늘은 (달이 없다면, 달이 있으면 달은 태양빛을 반사해서 빛을 내므로 연속선이 나온다.) 특정 파장에서만 밝고 나머지 파장에서는 어둡다는 얘기가 된다. 불행이도 이러한 특정 파장들이 우리 눈이 민감하게 받아들이는 영역에 포함되기 때문에 (이것은 당연하다. 왜냐면 우리가 가로등을 설치 할때는 우리가 밝게 보고싶어서 설치하는 것이니까.) 밤하늘이 밝게 보인다.

==> 여기서 우리는 해결책을 찾을 수 있다. 우리가 만든 인공적인 빛이 나오는 파장을 가리는 것이다. 그러면 밤하늘은 어두워 진다!!

2. 성운이 너무 어둡다.

성운이 어두운 것은 사실이다. 절대적인 에너지의 관점에서도 그렇고 파장에 따른 에너지의 관점에서도 그렇다. 성운도 역시 선복사가 주를 이룬다. 특히 발광성운이라 얘기하는 것들은 (오리온 대성운, 장미성운, lagoon, omega 등등) 새롭게 별이 탄생하는 영역으로 새롭게 태어난 별들이 주변의 수소를 이온화 시키고 그로인해 생긴 자유전자가 다시 전리수소에 재결합 하면서 나타나는 재결합 선들이 가장 많은 에너지를 낸다. 이런 성운들이 (주로 전리수소영역 HII region) 내는 선 복사는 결론적으로 수소의 recombination line들이고 우리가 보는 것은 대부분 Balmer series다. 고등학교 물리2나 화학2를 들었다면 수소의 에너지 준위를 떠올려 보자. Balmer series는 n=2보다 큰 에너지 상태에서 n=2로 떨어지는 것으로 n=3->2로 떨어지면 나오는 파장은 656.3nm, n=4->2로 덜어지면 486nm에서 빛이 나온다. 앞에것을 H alpha, 뒤에것을 H beta라 부른다. 보다시피 이 두 선은 우리가 볼 수 있는 가시광 영역내에 있다. 하지만 안타깝게도 이것들은 우리가 가장 민감하게 반응하는 영역보다 더 파장이 길거나 짧다. 그래서 사실 이것들은 안시관측에서는 사용하기 좋은 파장대는 아니라고 할 수 있다. HII region에서도 나오지만 행성상 성운에서 나오는 대표적인 선이 있는데 이건 OIII선이다. 얘는 산소가 두번 전리된 상태에서 나오는 선 복사로 자세한 설명은 생각한다. OIII선의 대표적인 것은 500.7, 496nm에서 나오는 doublet이다. 얘는 H beta보다 좀 더 우리가 민감한 파장에 가깝다. 결국 성운이 어둡긴 하지만 그래도 특정 파장에서는 얘가 밝다.

==> 또 다른 해결책. 성운이 대부분의 빛을 내는 파장만 선택해서 보는 것이다. 그러면 어두워진 밤하늘에 대비되 contrast가 증가하기 때문에 우리가 '볼' 수있다!!

3. 눈이 나쁘다.

여기서 하고싶은 얘기는 시력의 얘기는 아니다. 시력이 좋으면 더 잘 볼 수 있겠지만 그건 어찌할 수 있는게 아니고 망원경의 초점을 맞추면 이 문제는 안경 없이도 해결된다. (극심한 난시는 패스.) 결국 이것도 마찬가지로 파장의 얘기다. 뭐냐면 우리 눈은 결국 볼 수 있는 파장이 정해져 있고 민감하게 반응하는 영역은 매우 좁다. 결국 우리가 할 수 있는 것은 눈을 대체할 다른 도구를 사용하는 것인데, 이런한 필요에 의해서 발전한 것이 사진과 CCD이다. 지금 당장 필요한 얘기는 아니니까 자세한 설명은 생략한다. 하지만 강조하고 싶은것은 눈으로 '볼' 때와 사진으로 '찍을' 때 같은 원리가 적용되지만 필요한 파장영역은 다르다는 것이다.

얘기가 길고 지루하므로 요약을 하자.

필터의 역할은 두가지다.

1. 필요없는 빛을 가린다.
2. 필요한 빛만 통과시킨다.

그럼 필요한 빛은 무엇인가? 성운이 내는 빛에서 중요한 선은 H alpha, H beta, OIII line이다.

만약 우리가 원하는 것이 사진이라면 H alpha 또는 H beta가 가장 좋은 답이 될 것이다. 필름이 민감한 영역은 H beta에 가깝지만 H alpha에서 H beta보다 대개 3배의 에너지가 나온다. CCD라면 두말할 것 없이 H alpha.

만약 우리가 원하는 것이 안시관측 이라면 OIII line이 가장 좋은 답이다.

그럼 루미콘 사에서 파는 필터 중에는? 안시관측이 목적이라면 UHC 또는 OIII 필터가 좋을 것이다.  언뜻보면 H beta와 OIII를 둘 다 통과시키는 UHC가 좋아 보일 것이다. 이건 좀 practical한 측면이 있기 때문에 안써보고 뭐라 하긴 힘들지만 서울 하늘에서 사용한다면 OIII가 낫다고 본다.

한가지 주의할 점은 필터를 쓰면 결국 빛이 망원경을 거쳐 우리눈에 들어오기 전에 한단계를 더 거치므로 거기서 발생하는 빛의 손실은 피할 수 없다. 또한 특정 선만을 투과시키므로 광량은 매우 적어지게 된다. 우리가 필터를 통해 얻을 수 있는 것은 밝은 상이 아니라 배경과 대비되는 어둡지만 선명한 상이 될 것이다. 이는 곧 어두운 대상을 보는 것에 훈련되지 않으면 필터를 쓴다고 해서 좋은 관측을 할 수 없다는 것이다. 꾸준한 관측으로 내공을 쌓는다면 필터를 이용했을 때 서울하늘에서 고리성운을 보는 잊지 못할 경험을 할 수 있을 것이라 생각된다.

이럴려고 시작한 글은 아니지만 쓰다보니 장황해 졌는데, 내 꼭 졸업하기전에 세미나 한번 할께. ㅋㅋ 싫어하지만 않는다면...