韓·美 우주망원경, 인류 첫 우주지도 공개

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韓·美 우주망원경, 인류 첫 우주지도 공개

하이커뮤니티매니져 0 7 10:04








스피어엑스 전천 지도 이미지. 사진=NASA JPL-Caltech


스피어엑스 전천 지도 이미지. 사진=NASA JPL-Caltech


[주간한국 김택수 기자] 우주를 102가지 색깔로 분해한 인류 최초의 지도가 공개됐다. 한국천문연구원과 미국 항공우주국(NASA)이 함께 만든 우주망원경 스피어엑스가 6개월간의 관측 끝에 완성한 전천 지도(All-sky map)다. 우주항공청은 최근 이 영상을 공개하며 우주 연구의 새로운 장이 열렸다고 밝혔다. 스피어엑스는 사람 눈에 보이지 않는 적외선 영역을 102개 파장으로 나눠 관측하는 것이 특징이다.



공개된 지도에서 별은 파란색·녹색·흰색으로, 뜨거운 수소 가스는 파란색으로, 우주 먼지는 빨간색으로 표현됐다. 이 색깔들은 각각 천체의 물리적 성질을 담고 있어 우주의 구조와 진화를 읽어내는 열쇠가 된다. 이처럼 다채로운 우주 지도를 완성하기까지는 치밀한 관측 전략이 뒷받침됐다.




6개월 만에 완성한 360도 전천 관측



지난 3월 12일 발사된 스피어엑스는 약 37일간 초기 운영 단계를 거쳤다. 검·교정을 포함한 모든 시험 가동을 성공적으로 마친 뒤 지난 4월 2일 첫 이미지를 공개했고, 5월부터 본격 관측에 들어갔다.



지구 상공 650㎞를 하루 14.5바퀴씩 돌며 남극과 북극을 가로지르는 궤도를 따라 움직이는 이 망원경은 가로·세로 3.2m, 높이 2.6m 확성기 형태의 동체를 갖췄다. 매일 하늘의 원형 띠를 따라 3600장씩 사진을 찍는다. 버스 안에 앉아 주행 방향에 따라 창밖 풍경이 달라지듯, 지구가 태양 주위를 도는 동안 망원경의 시야도 조금씩 바뀌면서 6개월 만에 하늘 전체를 360도로 담아냈다.




102개 파장으로 4억 5000만 은하 담다



기술적 핵심은 특수 설계된 선형분광필터에 있다. 6개 검출기에 장착된 이 필터가 102개 파장 대역을 동시에 포착해 은하와 별, 성간 먼지의 고유한 분광 정보를 확보한다. 각 검출기는 17개의 고유한 적외선 파장 대역을 포착하며 한 번 관측으로 보름달 150개를 포함할 수 있는 넓은 영역(3.5도×11.3도)을 담아낸다.



같은 천체라도 파장에 따라 밝기가 달라지는 특성을 비교하면 수억 개 은하까지의 거리를 측정하고 3차원 분포도를 그릴 수 있다. 스피어엑스는 이런 방식으로 4억 5000만개 은하를 관측해 우주의 입체 구조를 밝혀낼 예정이다.



이 같은 목표 달성을 위해 NASA 제트추진연구소와 미국 10개 기관, 그리고 천문연 정웅섭 박사 연구팀을 비롯한 국내 과학자들이 힘을 모았다. 특히 한국 연구진은 자료 처리와 주요 과학 임무 분석에서 핵심 역할을 담당하고 있다.



국제 공동 연구팀은 주 임무 기간인 2년 동안 전천 관측을 3차례 더 수행한다는 계획이다. 여러 차례 관측 데이터를 합치면 감도가 향상된 3차원 통합 우주 지도를 완성할 수 있다. 완성된 자료는 캘리포니아공과대학 산하 IPAC의 적외선 과학 아카이브를 통해 과학자는 물론 일반 대중에게도 무료로 공개된다.





스피어엑스가 공개한 첫 이미지. 사진=NASA JPL-Caltech


스피어엑스가 공개한 첫 이미지. 사진=NASA JPL-Caltech



우주의 기원, 3차원 지도로 추적



이번 관측이 풀어줄 수 있는 과학적 질문은 방대하다. 우주가 어떻게 시작됐는지, 은하와 별이 어떻게 만들어지고 변해왔는지를 밝히는 데 핵심 자료가 된다.



그 중에서도 가장 중요한 목표는 ‘우주 급팽창 이론’ 검증이다. 1970년대 후반과 1980년대 초반 물리학자들이 제시한 이 이론은 우주가 탄생한 지 1초도 안 돼 수조 배로 급격히 팽창했다고 설명한다. 우주가 왜 대규모로 균일한지를 설명하지만 아직 완전히 증명되지 않았다.



스피어엑스가 은하를 관측해 만든 3차원 지도는 초기 우주의 모습을 드러내고 다양한 급팽창 이론 중 어느 것이 맞는지 좁혀갈 실마리를 제공한다. 은하들이 무작위로 흩어진 게 아니라 거대한 구조와 빈 공간을 이루며 분포한 패턴을 분석하면 초기 우주의 물리적 조건을 역추적할 수 있기 때문이다.



생명의 재료가 되는 물과 얼음이 우주에 어떻게 분포돼 있는지도 추적할 수 있다. 우리 은하 내 별 탄생 지역에서 물과 유기 분자의 흔적을 찾는 것도 이 망원경의 중요한 임무다.



숀 도마갈-골드만 NASA 천체물리학 부서 국장 대행은 “단 6개월 만에 102개의 새로운 우주 지도를 완성했다는 사실만으로도 고무적”이라며 “이 방대한 데이터는 전 세계 천문학자들에게 새로운 발견의 보고가 될 것”이라고 말했다.



강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 “스피어엑스 관측 자료를 통해 한국 과학자들이 우주 얼음은 물론 활동성 은하핵, 태양계 소천체 연구에서도 핵심 역할을 수행할 수 있을 것”이라고 말했다. 한국이 참여한 우주망원경이 우주의 기원과 진화를 밝히는 글로벌 연구를 주도할 발판을 마련한 셈이다.



스피어엑스의 성공 뒤에는 여러 차례 시행착오도 있었다. 지난 3월 스페이스X 팰컨9 로켓에 실려 발사될 당시 악천후와 기기 점검 문제로 여러 차례 일정이 미뤄진 바 있다. 발사체 발사는 단 한 번의 시도로 성공 여부가 갈리는 만큼 안전성과 완성도를 높이기 위한 일정 조정은 이례적인 일이 아니라는 게 업계 평가다.



이는 국내 우주발사체 기업들에게도 동일하게 적용되는 원칙이다. 지난 23일 오전 10시 13분 브라질 알칸타라우주센터에서 진행된 우주발사체 기업 이노스페이스의 ‘한빛-나노’ 실제 발사는 아쉬운 결과로 끝났다. 이는 국내 민간 우주로켓의 첫 상업 발사로 브라질 위성 4기와 인도 위성 1기를 고도 300㎞ 궤도에 올려놓는 것이 목표였다. 하지만 이륙 30초 후 기체 이상이 발생하며 지상으로 추락했다. 다행히 인명이나 지상 시설 피해는 없었고 발사체는 사전에 설정된 안전 구역 내로 낙하했다.



스피어엑스가 여러 차례 발사 연기 끝에 성공적인 우주 지도를 완성한 것처럼, 한빛-나노 역시 실패를 발판 삼아 다시 도전한다는 계획이다. 한국이 참여한 우주망원경이 우주의 기원을 밝히는 글로벌 연구를 주도하고 국내 민간 우주 기업이 시행착오를 거쳐 성장하면서 한국 우주 산업의 진정한 도약이 시작되고 있다.






김택수 기자 [email protected]




https://weekly.hankooki.com/news/articleView.html?idxno=7142828


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