혜성의 분광 연구는 그 구성성분을 밝힘으로써 초기 태양계 형성 과정을 밝히는데 중요한 역할을 한다. 또한 지구 근접 천체, 소행성 등과 함께 지구와의 충돌을 예방하는데도 큰 역할을 한다. 그 중에서 원자외선 영역은 지구의 대기 때문에 지상에서 관측할 수 없고 우주에서만 관측할 수 있는 빛의 범위이기 때문에 분광연구에 특히 중요한 자료라고 할 수 있다. 혜성의 원자외선 연구는 모분자와 그에서 분화되는 원자들의 방출선을 동시에 관측할 수 있기 때문에 상호간의 반응을 관찰하기에 좋은 영역이다. 특히 많은 혜성에서 관측이 되는 탄소와 일산화탄소의 방출선은 탄소가 어떻게 모분자에서 분화되는지를 아는데 기초가 되는 연구 결과이다. 또한 분광 분해능의 향상으로 새롭게 관측되고 있는 황의 방출선은 분광 연구가 한 발 더 나아가는데 중요한 정보를 제공한다. 본 논문은 원자외선 영역에서 혜성 C/2001 Q4 (NEAT) 관측을 통해 모분자와 원자간의 상호관계에 대한 결과를 밝히고, 앞으로 있을 한국형 달탐사에 사용될 탑재체인 초분광 영상기(Hyperspectral imager) 개발에 관한 내용을 다룬다.
대한민국 최초의 과학위성인 한국과학기술위성 1호의 주 탑재체인 원자외선 영상 분광기(FIMS)는 2004년 5월에 태양에 근접했던 혜성 C/2001 Q4 (NEAT)를 관측하였다. 여러 혜성에서 관측되는 중성 탄소(C I) 방출선과 함께 그 모분자인 일산화탄소(CO)의 방출선 그룹이 관측되었고, 그와 더불어 중성 황(S I)의 방출선도 관측이 되었다. 특히, 중성 탄소와 일산화탄소와의 관계를 통해 중성 탄소의 생성과정에 대한 연구 결과를 도출할 수 있었고, 중성 탄소의 또 다른 모분자에 대한 존재를 제시하였다. 이러한 연구 결과 중 대부분은 현재까지의 연구들과 비슷하지만 다른 모분자에 대한 제시는 기존 연구와 배치되는 결과이기에 중성 탄소 생성에 대한 더 많은 연구의 필요성을 언급할 수 있었다. 중성 황은 그 방출선이 소수의 혜성에서만 관측되었기 때문에 관측 결과만으로도 중요하다고 할 수 있다. 중성 황과 그 모분자에 대한 연구는 현재까지 미비하기 때문에 상관 관계를 분석한 이 논문의 결과는 다른 혜성의 연구 결과에 기초가 될 수 있을 것이다.
2020년 발사를 목표로 하고 있는 한국형 달탐사 위성의 탑재체 개발은 행성 연구를 위해 중요한 일이다. 그 중에서 초분광 영상기는 이미 여러 나라의 달탐사 위성에 모두 탑재가 될 만큼 꼭 필요한 기기이다. 초분광 영상기는 달의 지표의 구성 성분을 분석할 수 있을 뿐만 아니라 내부 구조의 단초도 제시할 수 있다. 특히, 달의 자기장에 의해 형성되는 “Lunar swirl”은 현재 가장 주목 받는 연구 대상이고 그 생성원리를 밝히는데 우리가 개발한 초분광 영상기가 사용될 수 있을 것이다.
