우주 보는 가장 큰 눈 '거대마젤란망원경' 6번째 반사경 제작 착수..2029년 관측 목표

7개 반사경 중 6번째..2023년 7번째 반사경 제작 착수

완성된 거대마젤란망원경(GMT) 개념도. 천문연 제공.

인류 역사상 가장 먼 우주를 관측할 수 있는 세계 최대 광학망원경 ‘거대마젤란망원경’의 6번째 반사경 제작이 시작됐다. 

한국천문연구원은 천문연을 포함한 12개 글로벌 파트너 기관이 참여하는 ‘거대마젤란망원경기구(GMTO)’가 거대마젤란망원경(GMT)의 6번째 반사경 제작을 시작했다고 8일 밝혔다. 

GMT는 지름 25.4m의 차세대 초거대망원경이다. 직경 8.4m 원형 반사경 7장을 벌집 모양으로 배치해 구경 25.4m의 단일 반사경과 동일한 성능을 갖는다. GMT 가동 예상 시점은 2029년이다. 가동이 시작되면 ‘허블 우주 망원경’보다 10배 선명한 천체 영상 관측이 가능하다. 

GMTO는 “GMT는 인류 역사상 가장 먼 우주를 관측할 수 있는 거대 망원경으로, 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주 생성의 수수께끼를 푸는 실마리가 될 것”이라며 “지상 망원경으로는 관측이 어려웠던 가까운 별 주위의 행성을 관측할 수 있게 돼 지구처럼 생명체가 존재할 수 있는 외계행성 탐색 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

GMT 반사경은 미국 투산 소재 애리조나대의 리처스 캐리스 반사경 연구소에서 제작중이다. 반사경 하나의 형체를 제작하는 데만 약 1년이 소요되며 약 3년간 반사경 표면을 정밀하게 연마하는 과정을 거쳐 완성된다. 첫 번째 반사경은 2012년 완성됐으며 이어 4개의 반사경이 순차적으로 제작됐다. 올해 6번째 반사경 제작을 시작하며 마지막 일곱 번째 반사경은 2023년 제작을 목표로 계획이 진행중이다. 

주형을 회전시켜 반사경 표면을 포물면으로 만드는 과정. 천문연 제공.

GMT의 반사경 제작은 크게 3단계로 나뉜다. 1단계는 반사경의 기본 형상을 만드는 주조, 2단계는 반사경의 형상을 다듬는 성형, 3단계는 반사경 표면을 다듬는 연마 작업이다. 

반사경을 만드는 소재인 유리는 온도 변화에 따른 비틀림, 휨, 표면 왜곡 등을 최소화하기 위해 저팽창계수 특성의 특수 유리를 사용한다. 특수 유리 17.5t을 1165도로 가열된 주형에 넣어 녹인 후 고체화되기 전에 주형을 회전시켜 원심력으로 상부 표면이 포물면이 되도록 한다. 서서히 냉각시킨 유리는 연마 과정을 거치는데 완성된 반사경 표면의 굴곡 오차는 사람 머리카락 두께의 1000분의 1보다 작다. 

완성된 반사경들은 칠레 아타카마 사막의 라스 캄프나스 천문대에 있는 GMT 부지로 옮겨 설치된다. 라스 캄파나스 천문대는 선명하고 어두운 하늘과 안정적인 대기 조건을 갖추고 있어 천문 관측의 최적지 중 하나다. GMT는 2029년 첫 관측이 목표다. 

GMTO 이사회 한국 대표를 맡고 있는 박병곤 천문연 부원장은 “GMT 반사경 제작은 거대 시설 설비와 초정밀 공정이 동시에 필요한 현대 최첨단 과학기술의 집약체”라며 “천문연은 세계 최대 망원경 개발 및 건설 참여를 통해 차세대 천문우주과학 연구를 선도할 수 있는 핵심기술을 확보하고 천문학 연구에 발전을 가져올 것”이라고 밝혔다.

거대마젤란망원경기구(GMTO)는 글로벌 파트너 기관을 대표해 GMT 프로젝트를 관리하는 기구다. 한국천문연구원을 비롯해 호주의 호주천문재단과 호주국립대학교, 미국의 카네기연구소, 하버드대학교, 스미소니언연구소, 텍사스 A&M 대학교, 아리조나대학교, 아리조나주립대학교, 시카고대학교, 텍사스 오스틴대학교, 브라질의 상파울루 연구재단이 참여하고 있다.

반사경 표면을 정밀하게 연마하는 과정. 천문연 제공.

[김민수 기자 reborn@donga.com]